Τι μετριέται με την επιφανειακή πυκνότητα ροής θερμότητας; Ροή θερμότητας

Η ποσότητα θερμότητας που διέρχεται από μια δεδομένη επιφάνεια ανά μονάδα χρόνου ονομάζεται ροή θερμότητας Q, Τρ.

Η ποσότητα θερμότητας που διαπερνά μια μονάδα επιφάνειας ανά μονάδα χρόνου ονομάζεται πυκνότητα ροής θερμότηταςή ειδική ροή θερμότητας και χαρακτηρίζει την ένταση της μεταφοράς θερμότητας.

Πυκνότητα ροής θερμότητας q, κατευθύνεται κάθετα προς την ισοθερμική επιφάνεια προς την αντίθετη κατεύθυνση της βαθμίδας θερμοκρασίας, δηλ. προς την κατεύθυνση της φθίνουσας θερμοκρασίας.

Εάν η κατανομή είναι γνωστή qστην επιφάνεια φά, τότε η συνολική ποσότητα θερμότητας Qτ πέρασε από αυτή την επιφάνεια στο χρόνο τ , που βρίσκεται από την εξίσωση:

και ροή θερμότητας:

Αν η τιμή qείναι σταθερή στην υπό εξέταση επιφάνεια, τότε:

Ο νόμος του Φουριέ

Αυτός ο νόμοςρυθμίζει την ποσότητα της ροής θερμότητας όταν η θερμότητα μεταφέρεται μέσω αγωγιμότητας. Ο Γάλλος επιστήμονας J.B. Φουριέτο 1807 διαπίστωσε ότι η πυκνότητα της ροής θερμότητας μέσω μιας ισοθερμικής επιφάνειας είναι ανάλογη με τη βαθμίδα θερμοκρασίας:

Το σύμβολο μείον στο (9.6) υποδεικνύει ότι η ροή θερμότητας κατευθύνεται προς την αντίθετη κατεύθυνση από τη διαβάθμιση θερμοκρασίας (βλ. Εικ. 9.1.).

Πυκνότητα ροής θερμότητας προς οποιαδήποτε κατεύθυνση μεγάλοαντιπροσωπεύει την προβολή σε αυτήν την κατεύθυνση της ροής θερμότητας στην κανονική κατεύθυνση:

Συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας

Συντελεστής λ , W/(m·K), στην εξίσωση του νόμου του Fourier είναι αριθμητικά ίση με την πυκνότητα ροής θερμότητας όταν η θερμοκρασία πέσει κατά ένα Kelvin (βαθμό) ανά μονάδα μήκους. Ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας διαφόρων ουσιών εξαρτάται από τις φυσικές τους ιδιότητες. Για ένα συγκεκριμένο σώμα, η τιμή του συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας εξαρτάται από τη δομή του σώματος, το ογκομετρικό του βάρος, την υγρασία, τη χημική σύσταση, την πίεση, τη θερμοκρασία. Στους τεχνικούς υπολογισμούς η αξία λ λαμβάνονται από πίνακες αναφοράς και είναι απαραίτητο να διασφαλιστεί ότι οι συνθήκες για τις οποίες δίνεται η τιμή του συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας στον πίνακα αντιστοιχούν στις συνθήκες του υπολογισμένου προβλήματος.

Ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας εξαρτάται ιδιαίτερα έντονα από τη θερμοκρασία. Για τα περισσότερα υλικά, όπως δείχνει η εμπειρία, αυτή η εξάρτηση μπορεί να εκφραστεί με έναν γραμμικό τύπο:

Οπου λ o - συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας στους 0 °C.

β - συντελεστής θερμοκρασίας.

Συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας αερίων, και ιδιαίτερα ο ατμός, εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την πίεση. Η αριθμητική τιμή του συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας για διάφορες ουσίες ποικίλλει σε πολύ μεγάλο εύρος - από 425 W/(m K) για το ασήμι έως τιμές της τάξης των 0,01 W/(m K) για τα αέρια. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι ο μηχανισμός μεταφοράς θερμότητας με θερμική αγωγιμότητα σε διαφορετικά φυσικά μέσα είναι διαφορετικός.

Τα μέταλλα έχουν τον υψηλότερο συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας. Η θερμική αγωγιμότητα των μετάλλων μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας και μειώνεται απότομα παρουσία ακαθαρσιών και στοιχείων κράματος. Έτσι, η θερμική αγωγιμότητα του καθαρού χαλκού είναι 390 W/(m K), και του χαλκού με ίχνη αρσενικού είναι 140 W/(m K). Η θερμική αγωγιμότητα του καθαρού σιδήρου είναι 70 W/(m K), του χάλυβα με 0,5% άνθρακα είναι 50 W/(m K), του κραματοποιημένου χάλυβα με 18% χρώμιο και 9% νικελίου είναι μόνο 16 W/(m K).

Η εξάρτηση της θερμικής αγωγιμότητας ορισμένων μετάλλων από τη θερμοκρασία φαίνεται στο Σχ. 9.2.

Τα αέρια έχουν χαμηλή θερμική αγωγιμότητα (περίπου 0,01...1 W/(m K)), η οποία αυξάνεται πολύ με την αύξηση της θερμοκρασίας.

Η θερμική αγωγιμότητα των υγρών επιδεινώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Η εξαίρεση είναι το νερό και γλυκερίνη. Γενικά, ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας των υγρών σταγονιδίων (νερό, λάδι, γλυκερίνη) είναι υψηλότερος από αυτόν των αερίων, αλλά χαμηλότερος από εκείνον των στερεών και κυμαίνεται από 0,1 έως 0,7 W/(m K).

Ρύζι. 9.2. Η επίδραση της θερμοκρασίας στη θερμική αγωγιμότητα των μετάλλων

1 Βασικές έννοιες και ορισμοί - πεδίο θερμοκρασίας, κλίση, ροή θερμότητας, πυκνότητα ροής θερμότητας (q, Q), νόμος Φουριέ.

Πεδίο θερμοκρασίας– ένα σύνολο τιμών θερμοκρασίας σε όλα τα σημεία του μελετημένου χώρου για κάθε χρονική στιγμή..gif" width="131" height="32 src=">

Η ποσότητα θερμότητας, W, που διέρχεται ανά μονάδα χρόνου από μια ισόθερμη επιφάνεια του εμβαδού F ονομάζεται ροή θερμότηταςκαι καθορίζεται από την έκφραση: https://pandia.ru/text/78/654/images/image004_12.gif" width="15" height="32">, W/m2, ονομάζεται πυκνότητα ροής θερμότητας: .

Η σχέση μεταξύ της ποσότητας θερμότητας dQ, J, η οποία κατά τη διάρκεια του χρόνου dt διέρχεται από μια στοιχειώδη περιοχή dF που βρίσκεται σε μια ισοθερμική επιφάνεια, και της βαθμίδας θερμοκρασίας dt/dn καθορίζεται από το νόμο Fourier: .

2. Εξίσωση θερμικής αγωγιμότητας, συνθήκες μοναδικότητας.

Η διαφορική εξίσωση θερμότητας προκύπτει με τις ακόλουθες παραδοχές:

Το σώμα είναι ομοιογενές και ισότροπο.

Οι φυσικές παράμετροι είναι σταθερές.

Η παραμόρφωση του υπό εξέταση όγκου που σχετίζεται με την αλλαγή της θερμοκρασίας είναι πολύ μικρή σε σύγκριση με τον ίδιο τον όγκο.

Εσωτερικές πηγές θερμότητας στο σώμα, οι οποίες γενικά μπορούν να δοθούν ως , κατανέμονται ομοιόμορφα.

https://pandia.ru/text/78/654/images/image009_5.gif" width="195" height="45 src=">.

Η διαφορική εξίσωση της θερμικής αγωγιμότητας δημιουργεί μια σύνδεση μεταξύ χρονικών και χωρικών μεταβολών της θερμοκρασίας σε οποιοδήποτε σημείο του σώματος στο οποίο συμβαίνει η διαδικασία της θερμικής αγωγιμότητας.

Αν πάρουμε σταθερά τα θερμοφυσικά χαρακτηριστικά, τα οποία θεωρήθηκαν κατά την εξαγωγή της εξίσωσης, τότε η διάχυση παίρνει τη μορφή: https://pandia.ru/text/78/654/images/image011_4.gif" width="51" height= "44"> - συντελεστής θερμικής διάχυσης.

Και , Οπου - Ο τελεστής Laplace στο καρτεσιανό σύστημα συντεταγμένων.

Επειτα .

Οι συνθήκες μοναδικότητας ή οι οριακές συνθήκες περιλαμβάνουν:

Γεωμετρικές συνθήκες,

3. Θερμική αγωγιμότητα στον τοίχο (οριακές συνθήκες 1ου είδους).

Θερμική αγωγιμότητα τοίχου μονής στρώσης.

Θεωρήστε ένα ομοιογενές επίπεδο τοίχωμα πάχους d. Οι θερμοκρασίες tc1 και tc2 διατηρούνται σταθερές με την πάροδο του χρόνου στις εξωτερικές επιφάνειες του τοίχου. Η θερμική αγωγιμότητα του υλικού του τοίχου είναι σταθερή και ίση με l.

Στη σταθερή λειτουργία, επιπλέον, η θερμοκρασία αλλάζει μόνο προς την κατεύθυνση κάθετη προς το επίπεδο στοίβας (άξονας 0x): ..gif" width="129" height="47">

Ας προσδιορίσουμε την πυκνότητα ροής θερμότητας μέσω ενός επίπεδου τοίχου. Σύμφωνα με το νόμο του Φουριέ, λαμβάνοντας υπόψη την ισότητα (*), μπορούμε να γράψουμε: .

Ως εκ τούτου (**).

Η διαφορά στις τιμές θερμοκρασίας στην εξίσωση (**) ονομάζεται διαφορά θερμοκρασίας. Από αυτή την εξίσωση είναι σαφές ότι η πυκνότητα ροής θερμότητας q ποικίλλει σε ευθεία αναλογία με τη θερμική αγωγιμότητα l και τη διαφορά θερμοκρασίας Dt και αντιστρόφως ανάλογη με το πάχος του τοιχώματος d.

Ο λόγος ονομάζεται θερμική αγωγιμότητα του τοίχου και η αντίστροφη τιμή του είναι https://pandia.ru/text/78/654/images/image023_1.gif" width="213" height="25">.

Η θερμική αγωγιμότητα l πρέπει να λαμβάνεται στη μέση θερμοκρασία τοιχώματος.

Θερμική αγωγιμότητα πολυστρωματικού τοίχου.

Για κάθε στρώμα: ; ; https://pandia.ru/text/78/654/images/image027_1.gif" width="433" height="87 src=">

Για να συγκρίνουμε τις θερμοαγώγιμες ιδιότητες ενός πολυστρωματικού επίπεδου τοίχου με τις ιδιότητες ομοιογενών υλικών, η έννοια ισοδύναμη θερμική αγωγιμότητα.Αυτή είναι η θερμική αγωγιμότητα ενός τοίχου μίας στρώσης, το πάχος του οποίου είναι ίσο με το πάχος του υπό εξέταση τοιχώματος πολλαπλών στρώσεων, δηλαδή.gif" width="331" height="52">

Από εδώ έχουμε:

4. Μεταφορά θερμότητας μέσω επίπεδου τοίχου (οριακές συνθήκες 3ου είδους).

Η μεταφορά θερμότητας από ένα κινούμενο μέσο (υγρό ή αέριο) σε άλλο μέσω ενός στερεού τοιχώματος οποιουδήποτε σχήματος που τα χωρίζει ονομάζεται μεταφορά θερμότητας. Οι ιδιαιτερότητες της διαδικασίας στα όρια του τοίχου κατά τη μεταφορά θερμότητας χαρακτηρίζονται από οριακές συνθήκες του τρίτου είδους, οι οποίες καθορίζονται από τις τιμές της θερμοκρασίας του υγρού στη μία και την άλλη πλευρά του τοίχου, καθώς και από την αντίστοιχες τιμές των συντελεστών μεταφοράς θερμότητας.

Ας εξετάσουμε τη στατική διαδικασία μεταφοράς θερμότητας μέσω ενός άπειρου ομοιογενούς επίπεδου τοιχώματος πάχους d. Καθορίζονται η θερμική αγωγιμότητα του τοιχώματος l, οι θερμοκρασίες περιβάλλοντος tl1 και tl2 και οι συντελεστές μεταφοράς θερμότητας a1 και a2. Είναι απαραίτητο να βρούμε τη ροή θερμότητας από το ζεστό υγρό στο ψυχρό και τις θερμοκρασίες στις επιφάνειες των τοίχων tc1 και tc2. Η πυκνότητα ροής θερμότητας από το θερμό μέσο προς τον τοίχο προσδιορίζεται από την εξίσωση: . Η ίδια ροή θερμότητας μεταφέρεται με θερμική αγωγιμότητα μέσω ενός συμπαγούς τοίχου: και από την επιφάνεια του δεύτερου τοίχου στο ψυχρό περιβάλλον: DIV_ADBLOCK119">

Στη συνέχεια https://pandia.ru/text/78/654/images/image035_0.gif" width="128" height="75 src="> – συντελεστής μεταφοράς θερμότητας,η αριθμητική τιμή k εκφράζει την ποσότητα θερμότητας που διέρχεται από μια μονάδα επιφάνειας τοίχου ανά μονάδα χρόνου σε διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ θερμών και ψυχρών περιβαλλόντων 1K και έχει την ίδια μονάδα μέτρησης με τον συντελεστή μεταφοράς θερμότητας, J/(s*m2K ) ή W/(m2K).

Το αντίστροφο του συντελεστή μεταφοράς θερμότητας ονομάζεται θερμική αντίσταση στη μεταφορά θερμότητας:.

https://pandia.ru/text/78/654/images/image038_0.gif" width="37" height="25">θερμική αντίσταση στη θερμική αγωγιμότητα.

Για τοίχο πολλαπλών στρώσεων .

Πυκνότητα ροής θερμότητας μέσω πολυστρωματικού τοίχου: .

Η ροή θερμότητας Q, W, που διέρχεται από επίπεδο τοίχο με εμβαδόν F είναι ίση με: .

Η θερμοκρασία στο όριο οποιωνδήποτε δύο στρωμάτων κάτω από οριακές συνθήκες του τρίτου είδους μπορεί να προσδιοριστεί από την εξίσωση . Μπορείτε επίσης να προσδιορίσετε τη θερμοκρασία γραφικά.

5. Θερμική αγωγιμότητα σε κυλινδρικό τοίχωμα (οριακές συνθήκες 1ου είδους).

Ας εξετάσουμε τη στατική διαδικασία αγωγής θερμότητας μέσω ενός ομοιογενούς κυλινδρικού τοιχώματος (σωλήνα) μήκους l με εσωτερική ακτίνα r1 και εξωτερική ακτίνα r2. Η θερμική αγωγιμότητα του υλικού τοιχώματος l είναι σταθερή τιμή. Οι σταθερές θερμοκρασίες tc1 και tc2 ρυθμίζονται στην επιφάνεια του τοίχου.

Στην περίπτωση (l>>r), οι ισοθερμικές επιφάνειες θα είναι κυλινδρικές και το πεδίο θερμοκρασίας θα είναι μονοδιάστατο. Δηλαδή, t=f(r), όπου r είναι η τρέχουσα συντεταγμένη του κυλινδρικού συστήματος, r1£r£r2..gif" width="113" height="48">.

Η εισαγωγή μιας νέας μεταβλητής μας επιτρέπει να φέρουμε την εξίσωση στη μορφή: https://pandia.ru/text/78/654/images/image047.gif" width="107" height="25">, έχουμε :

https://pandia.ru/text/78/654/images/image049.gif" width="253" height="25 src=">.

Αντικατάσταση των τιμών των C1 και C2 στην εξίσωση , παίρνουμε:

https://pandia.ru/text/78/654/images/image051.gif" width="277" height="25 src=">.

Αυτή η έκφραση είναι η εξίσωση μιας λογαριθμικής καμπύλης. Κατά συνέπεια, μέσα σε ένα ομοιογενές κυλινδρικό τοίχωμα με σταθερή τιμή θερμικής αγωγιμότητας, η θερμοκρασία αλλάζει σύμφωνα με έναν λογαριθμικό νόμο.

Για να βρείτε την ποσότητα της θερμότητας που διέρχεται από έναν κυλινδρικό τοίχο με εμβαδόν επιφάνειας F ανά μονάδα χρόνου, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το νόμο του Fourier:

Αντικατάσταση της τιμής της βαθμίδας θερμοκρασίας στην εξίσωση του νόμου Fourier σύμφωνα με την εξίσωση παίρνουμε: (*) ® η τιμή του Q δεν εξαρτάται από το πάχος του τοιχώματος, αλλά από την αναλογία της εξωτερικής προς την εσωτερική διάμετρό του.

Αν πάρουμε τη ροή θερμότητας ανά μονάδα μήκους του κυλινδρικού τοιχώματος, τότε η εξίσωση (*) μπορεί να γραφτεί με τη μορφή https://pandia.ru/text/78/654/images/image056.gif" width="67" height="52 src="> είναι η θερμική αντίσταση στη θερμική αγωγιμότητα του κυλινδρικού τοιχώματος.

Για έναν πολυστρωματικό κυλινδρικό τοίχο https://pandia.ru/text/78/654/images/image058.gif" width="225" height="57 src=">.

6. Μεταφορά θερμότητας μέσω κυλινδρικού τοιχώματος (οριακές συνθήκες 3ου είδους).

Ας εξετάσουμε ένα ομοιογενές κυλινδρικό τοίχωμα μεγάλου μήκους με εσωτερική διάμετρο d1, εξωτερική διάμετρο d2 και σταθερή θερμική αγωγιμότητα. Δίνονται οι τιμές της θερμοκρασίας tl1 και ψυχρού tl2 του μέσου και οι συντελεστές μεταφοράς θερμότητας a1 και a2. για τη στατική λειτουργία μπορούμε να γράψουμε:

https://pandia.ru/text/78/654/images/image060.gif" width="116" height="75 src=">.gif" width="157" height="25 src=">

Οπου - γραμμικός συντελεστής μεταφοράς θερμότητας,χαρακτηρίζει την ένταση της μεταφοράς θερμότητας από το ένα υγρό στο άλλο μέσω του τοιχώματος που τα χωρίζει. αριθμητικά ίση με την ποσότητα θερμότητας που περνά από το ένα μέσο στο άλλο μέσω του τοιχώματος ενός σωλήνα μήκους 1 m ανά μονάδα χρόνου με διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ τους 1 Κ.

Το αντίστροφο του γραμμικού συντελεστή μεταφοράς θερμότητας ονομάζεται γραμμική θερμική αντίσταση στη μεταφορά θερμότητας.

Για έναν πολυστρωματικό τοίχο, η γραμμική θερμική αντίσταση στη μεταφορά θερμότητας είναι το άθροισμα της γραμμικής αντίστασης στη μεταφορά θερμότητας και το άθροισμα της γραμμικής θερμικής αντίστασης στη θερμική αγωγιμότητα των στρωμάτων.

Θερμοκρασίες στο όριο μεταξύ των στρωμάτων: https://pandia.ru/text/78/654/images/image065.gif" width="145" height="29">; ; https://pandia.ru/text/78/654/images/image068.gif" width="160" height="25 src=">

Οπου – συντελεστής μεταφοράς θερμότητας για σφαιρικό τοίχο.

Το αντίστροφο του συντελεστή μεταφοράς θερμότητας του σφαιρικού τοιχώματος ονομάζεται θερμική αντίσταση στη μεταφορά θερμότητας του σφαιρικού τοιχώματος.

Συνοριακές συνθήκεςείμαι ευγενικός.

Έστω μια μπάλα με ακτίνες της εσωτερικής και της εξωτερικής επιφάνειας r1 και r2, σταθερή θερμική αγωγιμότητα και με δεδομένες ομοιόμορφα κατανεμημένες επιφανειακές θερμοκρασίες tc1 και tc2.

Υπό αυτές τις συνθήκες, η θερμοκρασία εξαρτάται μόνο από την ακτίνα r. Σύμφωνα με το νόμο του Φουριέ, η ροή θερμότητας μέσω ενός σφαιρικού τοιχώματος είναι ίση με: .

Η ολοκλήρωση της εξίσωσης δίνει την ακόλουθη κατανομή θερμοκρασίας στο σφαιρικό στρώμα:

https://pandia.ru/text/78/654/images/image073.gif" width="316" height="108">;

Ως εκ τούτου , d - πάχος τοιχώματος.

Κατανομή θερμοκρασίας: ® σε σταθερή θερμική αγωγιμότητα, η θερμοκρασία στο σφαιρικό τοίχωμα αλλάζει σύμφωνα με το νόμο της υπερβολής.

8. Θερμικές αντιστάσεις.

Επίπεδος τοίχος μονής στρώσης:

Οριακές συνθήκες 1ου είδους

Ο λόγος ονομάζεται θερμική αγωγιμότητα του τοίχου και η αντίστροφη τιμή του είναι https://pandia.ru/text/78/654/images/image036_0.gif" width="349" height="55">.

Κυλινδρικό τοίχωμα μονής στρώσης:

Οριακές συνθήκες 1ου είδους

Τιμή https://pandia.ru/text/78/654/images/image076.gif" width="147" height="56 src=">)

Οριακές συνθήκες 3ου είδους

Γραμμική θερμική αντίσταση στη μεταφορά θερμότητας: https://pandia.ru/text/78/654/images/image078.gif" width="249" height="53">(πολυεπίπεδο τοίχο)

9. Κρίσιμη διάμετρος μόνωσης.

Ας εξετάσουμε την περίπτωση όταν ο σωλήνας καλύπτεται με μονοστρωματική θερμομόνωση με εξωτερική διάμετρο d3. λαμβάνοντας υπόψη τους συντελεστές μεταφοράς θερμότητας a1 και a2, τις θερμοκρασίες και των δύο υγρών tl1 και tl2, τη θερμική αγωγιμότητα του σωλήνα l1 και τη μόνωση l2 ως δεδομένες και σταθερές.

Σύμφωνα με την εξίσωση , η έκφραση για τη γραμμική θερμική αντίσταση στη μεταφορά θερμότητας μέσω ενός κυλινδρικού τοιχώματος δύο στρώσεων έχει τη μορφή: https://pandia.ru/text/78/654/images/image080.gif" width="72" height=" 52 src="> θα αυξηθεί και ο όρος μειώνεται. Με άλλα λόγια, η αύξηση της εξωτερικής διαμέτρου της μόνωσης συνεπάγεται αύξηση της θερμικής αντίστασης της μόνωσης και μείωση της θερμικής αντίστασης στη μεταφορά θερμότητας στην εξωτερική της επιφάνεια .

Extrem της συνάρτησης Rl – – κρίσιμη διάμετροςσυμβολίζεται ως dcr. Χρησιμεύει ως δείκτης της καταλληλότητας ενός υλικού για χρήση ως θερμομόνωση για σωλήνα με δεδομένη εξωτερική διάμετρο d2 σε δεδομένο συντελεστή μεταφοράς θερμότητας a2.

10. Επιλογή θερμομόνωσης ανάλογα με την κρίσιμη διάμετρο.

Βλέπε Ερώτηση 9. Η διάμετρος μόνωσης πρέπει να είναι μεγαλύτερη από την κρίσιμη διάμετρο μόνωσης.

11. Μεταφορά θερμότητας μέσω του πτερυγωτού τοίχου. Συντελεστής πτερυγίου.

Ας εξετάσουμε έναν τοίχο με πτερύγια με πάχος d και θερμική αγωγιμότητα l. Στην ομαλή πλευρά, η επιφάνεια είναι F1 και στην πλευρά με ραβδώσεις, F2. Καθορίζονται οι θερμοκρασίες tl1 και tl2, σταθερές στο χρόνο, καθώς και οι συντελεστές μεταφοράς θερμότητας a1 και a2.

Ας συμβολίσουμε τη θερμοκρασία της λείας επιφάνειας ως tc1. Ας υποθέσουμε ότι η θερμοκρασία των επιφανειών των νευρώσεων και του ίδιου του τοίχου είναι ίδια και ίση με tc2. Αυτή η υπόθεση, σε γενικές γραμμές, δεν ανταποκρίνεται στην πραγματικότητα, αλλά απλοποιεί τους υπολογισμούς και χρησιμοποιείται συχνά.

Για tl1 > tl2, οι ακόλουθες εκφράσεις μπορούν να γραφούν για τη ροή θερμότητας Q:

;;https://pandia.ru/text/78/654/images/image086.gif" width="148" height="28 src=">

Οπου – συντελεστής μεταφοράς θερμότητας για τοίχο με πτερύγια.

Κατά τον υπολογισμό της πυκνότητας ροής θερμότητας ανά μονάδα επιφάνειας τοίχου χωρίς πτερύγια, λαμβάνουμε: . k1 – συντελεστής μεταφοράς θερμότητας που σχετίζεται με την επιφάνεια του τοίχου χωρίς πτερύγια.

Ο λόγος του εμβαδού της ραβδωτής επιφάνειας προς το εμβαδόν της λείας επιφάνειας F2/F1 ονομάζεται συντελεστής πτερυγίων.

12. Ασταθής θερμική αγωγιμότητα. Σημείο οδηγού. Φυσική έννοια του Bi, Fo.

Η μη στάσιμη θερμική αγωγιμότητα είναι μια διαδικασία κατά την οποία η θερμοκρασία σε ένα δεδομένο σημείο ενός στερεού σώματος αλλάζει με την πάροδο του χρόνου, ο συνδυασμός αυτών των θερμοκρασιών σχηματίζει ένα μη στάσιμο πεδίο θερμοκρασίας, ο προσδιορισμός του οποίου είναι το κύριο καθήκον της μη στάσιμης θερμικής ενέργειας. αγώγιμο. Οι διεργασίες μεταβατικής θερμικής αγωγιμότητας έχουν μεγάλη σημασία για τις εγκαταστάσεις θέρμανσης, αερισμού, κλιματισμού, παροχής θερμότητας και παραγωγής θερμότητας. Τα κτίρια υφίστανται χρονικά μεταβαλλόμενες θερμικές επιρροές τόσο από τον εξωτερικό αέρα όσο και από το δωμάτιο, επομένως η διαδικασία της μη σταθερής θερμικής αγωγιμότητας εμφανίζεται στη μάζα της δομής που περικλείει. Το πρόβλημα της εύρεσης ενός τρισδιάστατου πεδίου θερμοκρασίας μπορεί να διατυπωθεί σύμφωνα με τις αρχές που ορίζονται στην ενότητα «μαθηματικός σχηματισμός προβλημάτων μεταφοράς θερμότητας». Η διατύπωση του προβλήματος περιλαμβάνει την εξίσωση θερμικής αγωγιμότητας: , πού είναι ο συντελεστής θερμικής διάχυσης m2/s, καθώς και συνθήκες μοναδικότητας που καθιστούν δυνατή την επιλογή μιας μοναδικής λύσης από το σύνολο των λύσεων στην εξίσωση που διαφέρουν στις τιμές των σταθερών ολοκλήρωσης.

Οι συνθήκες μοναδικότητας περιλαμβάνουν αρχικές και οριακές συνθήκες. Οι αρχικές συνθήκες καθορίζουν τις τιμές της επιθυμητής συνάρτησης t στην αρχική χρονική στιγμή σε ολόκληρη την περιοχή D. Ως περιοχή D στην οποία είναι απαραίτητο να βρεθεί το πεδίο θερμοκρασίας, θα θεωρήσουμε ένα ορθογώνιο παραλληλεπίπεδο με διαστάσεις 2d, 2ly, 2lz, για παράδειγμα, ένα στοιχείο μιας δομής κτιρίου. Τότε οι αρχικές συνθήκες μπορούν να γραφτούν με τη μορφή: στο t = 0 και - d £ x £ d; - ly£у£ly; -lz£z£lz έχουμε t = t(x, y, z,0) = t0(x, y, z). Από αυτό το αρχείο είναι σαφές ότι η αρχή του καρτεσιανού συστήματος συντεταγμένων βρίσκεται στο κέντρο συμμετρίας του παραλληλεπιπέδου.

Ας διατυπώσουμε τις οριακές συνθήκες με τη μορφή οριακών συνθηκών του τρίτου είδους, που συναντώνται συχνά στην πράξη. Οι οριακές συνθήκες του τρίτου είδους προσδιορίζουν τον συντελεστή μεταφοράς θερμότητας και τη θερμοκρασία περιβάλλοντος για οποιαδήποτε χρονική στιγμή στα όρια της περιοχής D. Στη γενική περίπτωση, αυτές οι τιμές μπορεί να είναι διαφορετικές σε διαφορετικά μέρη της επιφάνειας S της περιοχής D. Για την περίπτωση του ίδιου συντελεστή μεταφοράς θερμότητας a σε ολόκληρη την επιφάνεια S και της ίδιας θερμοκρασίας περιβάλλοντος tl, οι οριακές συνθήκες του τρίτου είδους στο t >0 μπορούν να γραφούν ως: ; ;

Οπου . S – περιοχή οριοθέτησης επιφάνειας D.

Η θερμοκρασία σε καθεμία από τις τρεις εξισώσεις λαμβάνεται στην αντίστοιχη όψη του παραλληλεπίπεδου.

Ας εξετάσουμε την αναλυτική λύση του προβλήματος που διατυπώθηκε παραπάνω σε μονοδιάστατη εκδοχή, δηλ. υπό την προϋπόθεση ly, lz »d. Σε αυτή την περίπτωση, είναι απαραίτητο να βρεθεί ένα πεδίο θερμοκρασίας της μορφής t = t(x, t). Ας γράψουμε τη δήλωση του προβλήματος:

την εξίσωση ;

αρχική συνθήκη: στο t = 0 έχουμε t(x, 0) = t0 = const;

οριακή συνθήκη: στο x = ±d, t > 0 έχουμε https://pandia.ru/text/78/654/images/image095.gif" width="141" height="27">. Η εργασία είναι να λάβετε έναν συγκεκριμένο τύπο t = t(x, t), ο οποίος επιτρέπει σε κάποιον να βρει τη θερμοκρασία t σε οποιοδήποτε σημείο της πλάκας σε μια αυθαίρετη χρονική στιγμή.

Ας διατυπώσουμε το πρόβλημα σε αδιάστατες μεταβλητές, αυτό θα μειώσει τις εγγραφές και θα κάνει τη λύση πιο καθολική. Η αδιάστατη θερμοκρασία είναι ίση με , η αδιάστατη συντεταγμένη είναι ίση με X = x/d..gif" width="149" height="27 src=">.gif" width="120" height="25">, που - Αριθμός βιογραφικού.

Η διατύπωση του προβλήματος σε αδιάστατη μορφή περιέχει μια ενιαία παράμετρο - τον αριθμό Biot, ο οποίος στην περίπτωση αυτή αποτελεί κριτήριο, αφού αποτελείται μόνο από ποσότητες που περιλαμβάνονται στη συνθήκη μοναδικότητας. Η χρήση του αριθμού Biot σχετίζεται με την εύρεση του πεδίου θερμοκρασίας σε ένα στερεό, επομένως ο παρονομαστής Bi είναι η θερμική αγωγιμότητα του στερεού. Το Bi είναι μια προκαθορισμένη παράμετρος και αποτελεί κριτήριο.

Αν θεωρήσουμε 2 διαδικασίες μη σταθερής θερμικής αγωγιμότητας με τους ίδιους αριθμούς Biot, τότε, σύμφωνα με το τρίτο θεώρημα ομοιότητας, αυτές οι διαδικασίες είναι παρόμοιες. Αυτό σημαίνει ότι σε παρόμοια σημεία (δηλαδή σε X1=X2, Fo1=Fo2) οι αδιάστατες θερμοκρασίες θα είναι αριθμητικά ίσες: Q1=Q2. Επομένως, έχοντας κάνει έναν υπολογισμό σε αδιάστατη μορφή, θα λάβουμε ένα αποτέλεσμα που ισχύει για μια κατηγορία παρόμοιων φαινομένων που μπορεί να διαφέρουν στις παραμέτρους διαστάσεων a, l, d, t0 και tl.

13. Αστάθεια θερμική αγωγιμότητα για απεριόριστο επίπεδο τοίχο.

Βλέπε ερώτηση 12.

17. Εξίσωση ενέργειας. Προϋποθέσεις ασάφειας.

Η εξίσωση ενέργειας περιγράφει τη διαδικασία μεταφοράς θερμότητας σε ένα υλικό περιβάλλον. Επιπλέον, η κατανομή του συνδέεται με τη μετατροπή σε άλλες μορφές ενέργειας. Ο νόμος διατήρησης της ενέργειας σε σχέση με τις διαδικασίες μετασχηματισμού της διατυπώνεται με τη μορφή του πρώτου νόμου της θερμοδυναμικής, ο οποίος αποτελεί τη βάση για την εξαγωγή της εξίσωσης ενέργειας. Το μέσο στο οποίο διαδίδεται η θερμότητα θεωρείται συνεχές. μπορεί να είναι ακίνητο ή κινούμενο. Δεδομένου ότι η περίπτωση ενός κινούμενου μέσου είναι πιο γενική, χρησιμοποιούμε την έκφραση του πρώτου θερμοδυναμικού νόμου για τη ροή: (17.1) , όπου q – είσοδος θερμότητας, J/kg; h – ενθαλπία, J/kg; w – ταχύτητα του μέσου στο υπό εξέταση σημείο, m/s. ζ – επιτάχυνση ελεύθερης πτώσης. z – ύψος στο οποίο βρίσκεται το εξεταζόμενο στοιχείο του περιβάλλοντος, m. ltr – εργασία ενάντια στις εσωτερικές δυνάμεις τριβής, J/kg.

Σύμφωνα με την εξίσωση 17.1, η παρεχόμενη θερμότητα δαπανάται για την αύξηση της ενθαλπίας, της κινηματικής ενέργειας και της δυναμικής ενέργειας στο πεδίο της βαρύτητας, καθώς και για την εκτέλεση εργασιών ενάντια στις δυνάμεις του ιξώδους..gif" width="265 height=28" height=" 28"> (17.2) .

Επειδή (17.3) .

Ας υπολογίσουμε την ποσότητα εισόδου και εξόδου θερμότητας ανά μονάδα χρόνου για ένα μεσαίο στοιχείο με τη μορφή ορθογώνιου παραλληλεπίπεδου, οι διαστάσεις του οποίου είναι αρκετά μικρές ώστε εντός των ορίων του να υποθέσει κανείς μια γραμμική αλλαγή στην πυκνότητα της ροής θερμότητας..gif " width="236" height="52 ">; η διαφορά τους είναι .

Εκτελώντας μια παρόμοια λειτουργία για τους άξονες 0y και 0z, λαμβάνουμε τις διαφορές, αντίστοιχα: https://pandia.ru/text/78/654/images/image112.gif" width="93" height="47 src= ">. Συνοψίζοντας και τις τρεις διαφορές, λαμβάνουμε την προκύπτουσα ποσότητα θερμότητας που παρέχεται (ή αφαιρείται) στο στοιχείο ανά μονάδα χρόνου.

Ας περιοριστούμε στην περίπτωση μιας ροής με μέτρια ταχύτητα, τότε η ποσότητα της θερμότητας που παρέχεται είναι ίση με τη μεταβολή της ενθαλπίας. Εάν υποθέσουμε ότι ένα στοιχειώδες παραλληλεπίπεδο είναι σταθερά στερεωμένο στο χώρο και οι όψεις του είναι διαπερατές στη ροή, τότε η υποδεικνυόμενη σχέση μπορεί να αναπαρασταθεί με τη μορφή: https://pandia.ru/text/78/654/images/image114.gif " width="18" height="31"> – ο ρυθμός μεταβολής της ενθαλπίας σε ένα σταθερό σημείο του χώρου που καλύπτεται από ένα στοιχειώδες παραλληλεπίπεδο· το σύμβολο μείον εισάγεται για να συντονίσει τη μεταφορά θερμότητας και τις αλλαγές στην ενθαλπία: η θερμότητα που προκύπτει εισροή.<0 должен вызывать увеличение энтальпии.

(17.10) .

Η εξαγωγή της εξίσωσης ενέργειας ολοκληρώνεται με την αντικατάσταση των εκφράσεων (17.6) και (17.10) στην εξίσωση (17.4). Εφόσον αυτή η λειτουργία είναι τυπική, θα πραγματοποιήσουμε μετασχηματισμούς μόνο για τον άξονα 0x: (17.11) .

Με σταθερές φυσικές παραμέτρους του μέσου, λαμβάνουμε την ακόλουθη έκφραση για την παράγωγο: (17.12) . Έχοντας λάβει παρόμοιες εκφράσεις για προβολές σε άλλους άξονες, συντάσσουμε από αυτούς το άθροισμα που περικλείεται σε αγκύλες στη δεξιά πλευρά της εξίσωσης (17.4). Και μετά από κάποιες μεταμορφώσεις παίρνουμε εξίσωση ενέργειαςγια ένα ασυμπίεστο μέσο με μέτριες ταχύτητες ροής:

(17.13) .

Η αριστερή πλευρά της εξίσωσης χαρακτηρίζει τον ρυθμό μεταβολής της θερμοκρασίας ενός κινούμενου υγρού σωματιδίου. Η δεξιά πλευρά της εξίσωσης είναι το άθροισμα των παραγώγων της μορφής και καθορίζει, επομένως, την προκύπτουσα παροχή (ή απομάκρυνση) θερμότητας λόγω θερμικής αγωγιμότητας.

Έτσι, η εξίσωση ενέργειας έχει μια σαφή φυσική σημασία: η αλλαγή της θερμοκρασίας ενός κινούμενου μεμονωμένου σωματιδίου υγρού (αριστερή πλευρά) καθορίζεται από την εισροή θερμότητας σε αυτό το σωματίδιο από το περιβάλλον υγρό λόγω θερμικής αγωγιμότητας (δεξιά πλευρά).

Για ένα σταθερό μέσο, συναγωγικοί όροι https://pandia.ru/text/78/654/images/image128.gif" width="168" height="51">.gif" width="76" height="20 src= ">.

Προϋποθέσεις ασάφειας.

Οι διαφορικές εξισώσεις έχουν τυπικά άπειρο αριθμό λύσεων, αυτό το γεγονός αντανακλάται με την παρουσία αυθαίρετων σταθερών ολοκλήρωσης. Για την επίλυση ενός συγκεκριμένου μηχανικού προβλήματος, ορισμένες πρόσθετες προϋποθέσεις που σχετίζονται με την ουσία και τα διακριτικά χαρακτηριστικά αυτού του προβλήματος θα πρέπει να προστεθούν στις εξισώσεις.

Τα πεδία των απαιτούμενων συναρτήσεων - θερμοκρασία, ταχύτητα και πίεση - βρίσκονται σε μια συγκεκριμένη περιοχή, για την οποία πρέπει να καθοριστούν το σχήμα και οι διαστάσεις, και σε ένα ορισμένο χρονικό διάστημα. Για να εξαχθεί μια μοναδική λύση σε ένα πρόβλημα από ένα σύνολο πιθανών, είναι απαραίτητο να ορίσετε τις τιμές των αναζητούμενων συναρτήσεων: την αρχική χρονική στιγμή σε ολόκληρη την υπό εξέταση περιοχή. ανά πάσα στιγμή στα όρια της υπό εξέταση περιοχής.

GOST 25380-82

Ομάδα W19

ΚΡΑΤΙΚΟ ΠΡΟΤΥΠΟ ΤΗΣ ΕΝΩΣΗΣ ΕΣΣΔ

ΚΤΙΡΙΑ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΕΣ

Μέθοδος μέτρησης της πυκνότητας ροής θερμότητας,

περνώντας μέσα από κλειστές κατασκευές

Κτίρια και κατασκευές.

Μέθοδος μέτρησης της πυκνότητας των ροών θερμότητας

περνώντας μέσα από κατασκευές περιβλήματος

Ημερομηνία εισαγωγής 1983 - 01-01

ΕΓΚΡΙΘΗΚΕ ΚΑΙ ΙΣΧΥΕΙ με ψήφισμα της Κρατικής Επιτροπής Κατασκευών της ΕΣΣΔ, της 14ης Ιουλίου 1982, αρ. 182

ΑΝΑΤΥΠΩΣΗ. Ιούνιος 1987

Αυτό το πρότυπο καθιερώνει μια ενοποιημένη μέθοδο για τον προσδιορισμό της πυκνότητας των ροών θερμότητας που διέρχονται από μονοστρωματικές και πολυστρωματικές δομές οικιστικών, δημόσιων, βιομηχανικών και γεωργικών κτιρίων και κατασκευών κατά τη διάρκεια πειραματικής έρευνας και υπό συνθήκες λειτουργίας.

Οι μετρήσεις πυκνότητας ροής θερμότητας πραγματοποιούνται σε θερμοκρασίες περιβάλλοντος από 243 έως 323 Κ (από μείον 30 έως συν 50°C) και σχετική υγρασία αέρα έως 85%.

Οι μετρήσεις της πυκνότητας ροής θερμότητας καθιστούν δυνατό τον ποσοτικό προσδιορισμό των θερμικών τεχνικών ιδιοτήτων των περιβλημάτων και των κατασκευών κτιρίων και τον καθορισμό της πραγματικής κατανάλωσης θερμότητας μέσω εξωτερικών περιβλημάτων κτιρίου.

Το πρότυπο δεν ισχύει για ημιδιαφανείς κατασκευές εγκλεισμού.

1. Γενικές Διατάξεις

1.1. Η μέθοδος μέτρησης της πυκνότητας ροής θερμότητας βασίζεται στη μέτρηση της διαφοράς θερμοκρασίας σε ένα «βοηθητικό τοίχο» (πλάκα) που είναι εγκατεστημένο στο κέλυφος του κτιρίου. Αυτή η διαφορά θερμοκρασίας, ανάλογη προς την κατεύθυνση της ροής θερμότητας προς την πυκνότητά της, μετατρέπεται σε emf. μπαταρίες θερμοστοιχείων που βρίσκονται στο «βοηθητικό τοίχωμα» παράλληλα κατά μήκος της ροής θερμότητας και συνδέονται σε σειρά κατά μήκος του παραγόμενου σήματος. Το "βοηθητικό τοίχωμα" και η συστοιχία θερμοστοιχείου σχηματίζουν έναν μετατροπέα ροής θερμότητας

1.2. Η πυκνότητα ροής θερμότητας μετράται στην κλίμακα μιας εξειδικευμένης συσκευής, η οποία περιλαμβάνει έναν μετατροπέα ροής θερμότητας ή υπολογίζεται από τα αποτελέσματα μέτρησης του emf. σε προ-βαθμονομημένους μετατροπείς ροής θερμότητας.

Το διάγραμμα για τη μέτρηση της πυκνότητας ροής θερμότητας φαίνεται στο σχέδιο.

Κύκλωμα μέτρησης πυκνότητας ροής θερμότητας

1 - δομή που περικλείει. 2 - μετατροπέας ροής θερμότητας. 3 - μετρητής emf.

Θερμοκρασία εσωτερικού και εξωτερικού αέρα. , , - εξωτερική θερμοκρασία,

τις εσωτερικές επιφάνειες της δομής εγκλεισμού κοντά και κάτω από τον μετατροπέα, αντίστοιχα.

Θερμική αντίσταση της δομής του περιβλήματος και του μετατροπέα ροής θερμότητας.

Πυκνότητα ροής θερμότητας πριν και μετά τη στερέωση του μετατροπέα.

2. Εξοπλισμός

2.1. Για τη μέτρηση της πυκνότητας των ροών θερμότητας, χρησιμοποιείται η συσκευή ITP-11 (επιτρέπεται η χρήση του προηγούμενου μοντέλου της συσκευής ITP-7) σύμφωνα με τις τεχνικές συνθήκες.

Τα τεχνικά χαρακτηριστικά της συσκευής ITP-11 δίνονται στο Παράρτημα 1 αναφοράς.

2.2. Κατά τη διάρκεια των θερμικών τεχνικών δοκιμών των κατασκευών που περικλείουν, επιτρέπεται η μέτρηση της πυκνότητας των ροών θερμότητας χρησιμοποιώντας χωριστά κατασκευασμένους και βαθμονομημένους μετατροπείς ροής θερμότητας με θερμική αντίσταση έως 0,025-0,06 (τ.μ.)/W και όργανα που μετρούν την παραγόμενη ηλεκτροδότηση. από τους μετατροπείς.

Επιτρέπεται η χρήση μετατροπέα που χρησιμοποιείται στην εγκατάσταση για τον προσδιορισμό της θερμικής αγωγιμότητας σύμφωνα με το GOST 7076-78.

2.3. Οι μετατροπείς ροής θερμότητας σύμφωνα με την ενότητα 2.2 πρέπει να πληρούν τις ακόλουθες βασικές απαιτήσεις:

Τα υλικά για το "βοηθητικό τοίχωμα" (πλάκα) πρέπει να διατηρούν τις φυσικές και μηχανικές τους ιδιότητες σε θερμοκρασίες περιβάλλοντος από 243 έως 323 K (από μείον 30 έως συν 50 ° C).

Τα υλικά δεν πρέπει να διαβρέχονται ή να υγραίνονται με νερό στη φάση υγρού και ατμού.

ο λόγος της διαμέτρου του μορφοτροπέα προς το πάχος του πρέπει να είναι τουλάχιστον 10.

Οι μετατροπείς πρέπει να έχουν μια ζώνη ασφαλείας που βρίσκεται γύρω από τη συστοιχία θερμοστοιχείων, το γραμμικό μέγεθος της οποίας πρέπει να είναι τουλάχιστον 30% της ακτίνας ή το ήμισυ του γραμμικού μεγέθους του μετατροπέα·

κάθε κατασκευασμένος μετατροπέας ροής θερμότητας πρέπει να βαθμονομείται σε οργανισμούς που, σύμφωνα με την καθιερωμένη διαδικασία, έλαβαν το δικαίωμα να παράγουν αυτούς τους μετατροπείς.

υπό τις παραπάνω περιβαλλοντικές συνθήκες, τα χαρακτηριστικά βαθμονόμησης του μετατροπέα πρέπει να διατηρούνται για τουλάχιστον ένα έτος.

2.4. Η βαθμονόμηση των μετατροπέων σύμφωνα με την ενότητα 2.2 μπορεί να πραγματοποιηθεί σε μια εγκατάσταση για τον προσδιορισμό της θερμικής αγωγιμότητας σύμφωνα με το GOST 7076-78, στην οποία η πυκνότητα ροής θερμότητας υπολογίζεται με βάση τα αποτελέσματα μέτρησης της διαφοράς θερμοκρασίας σε δείγματα αναφοράς υλικών πιστοποιημένων σύμφωνα με το GOST 8.140-82 και εγκαταστάθηκε αντί των δειγμάτων δοκιμής. Η μέθοδος βαθμονόμησης για τον μετατροπέα ροής θερμότητας δίνεται στο συνιστώμενο Παράρτημα 2.

2.5. Οι μετατροπείς ελέγχονται τουλάχιστον μία φορά το χρόνο, όπως αναφέρεται στις παραγράφους. 2.3, 2.4.

2.6. Για μέτρηση εμφ. μετατροπέας ροής θερμότητας, επιτρέπεται η χρήση φορητού ποτενσιόμετρου PP-63 σύμφωνα με το GOST 9245-79, ψηφιακά βολτόμετρα V7-21, F30 ή άλλους μετρητές emf που έχουν υπολογισμένο σφάλμα στην περιοχή του μετρούμενου emf. ο μετατροπέας ροής θερμότητας δεν υπερβαίνει το 1% και η αντίσταση εισόδου δεν είναι μικρότερη από 10 φορές την εσωτερική αντίσταση του μετατροπέα.

Κατά τη διενέργεια θερμικών δοκιμών δομών εγκλεισμού με χρήση χωριστών μετατροπέων, είναι προτιμότερο να χρησιμοποιείτε αυτόματα συστήματα και όργανα καταγραφής.

3.Προετοιμασία για μέτρηση

3.1. Η μέτρηση της πυκνότητας ροής θερμότητας πραγματοποιείται, κατά κανόνα, από το εσωτερικό των δομών που περικλείουν τα κτίρια και τις κατασκευές.

Επιτρέπεται η μέτρηση της πυκνότητας των ροών θερμότητας από το εξωτερικό των κατασκευών που περικλείουν εάν είναι αδύνατη η διεξαγωγή τους από το εσωτερικό (επιθετικό περιβάλλον, διακυμάνσεις στις παραμέτρους του αέρα), με την προϋπόθεση ότι διατηρείται σταθερή θερμοκρασία στην επιφάνεια. Οι συνθήκες μεταφοράς θερμότητας παρακολουθούνται χρησιμοποιώντας αισθητήρα θερμοκρασίας και μέσα για τη μέτρηση της πυκνότητας ροής θερμότητας: όταν μετρώνται για 10 λεπτά, οι μετρήσεις τους πρέπει να είναι εντός του σφάλματος μέτρησης των οργάνων.

3.2. Επιλέγονται επιφάνειες που είναι συγκεκριμένες ή χαρακτηριστικές για ολόκληρη τη δομή του περιβλήματος που δοκιμάζεται, ανάλογα με την ανάγκη μέτρησης τοπικής ή μέσης πυκνότητας ροής θερμότητας.

Οι περιοχές που επιλέγονται για μετρήσεις στη δομή του περιβλήματος πρέπει να έχουν επιφανειακό στρώμα από το ίδιο υλικό, την ίδια επεξεργασία και κατάσταση επιφάνειας, να έχουν τις ίδιες συνθήκες μεταφοράς θερμότητας ακτινοβολίας και να μην βρίσκονται σε κοντινή απόσταση από στοιχεία που μπορούν να αλλάξουν κατεύθυνση και τιμή των ροών θερμότητας.

3.3. Οι περιοχές της επιφάνειας των δομών εγκλεισμού στις οποίες είναι εγκατεστημένος ο μετατροπέας ροής θερμότητας καθαρίζονται μέχρι να εξαλειφθεί η ορατή και η απτική τραχύτητα.

3.4. Ο μορφοτροπέας πιέζεται σφιχτά σε ολόκληρη την επιφάνειά του στη δομή που περικλείει και στερεώνεται σε αυτή τη θέση, εξασφαλίζοντας συνεχή επαφή του μορφοτροπέα ροής θερμότητας με την επιφάνεια των υπό μελέτη περιοχών κατά τη διάρκεια όλων των επόμενων μετρήσεων.

Κατά την προσάρτηση του μετατροπέα μεταξύ αυτού και της δομής που περικλείει, δεν επιτρέπεται ο σχηματισμός κενών αέρα. Για την εξάλειψή τους, εφαρμόζεται ένα λεπτό στρώμα τεχνικής βαζελίνης στην επιφάνεια των σημείων μέτρησης, καλύπτοντας επιφανειακές ανωμαλίες.

Ο μορφοτροπέας μπορεί να στερεωθεί κατά μήκος της πλευρικής του επιφάνειας χρησιμοποιώντας διάλυμα οικοδομικού σοβά, τεχνικής βαζελίνης, πλαστελίνης, ράβδου με ελατήριο και άλλων μέσων που εμποδίζουν την παραμόρφωση της ροής θερμότητας στην περιοχή μέτρησης.

3.5. Για λειτουργικές μετρήσεις της πυκνότητας ροής θερμότητας, η χαλαρή επιφάνεια του μορφοτροπέα είναι κολλημένη με μια στρώση υλικού ή βαμμένη με βαφή με τον ίδιο ή παρόμοιο βαθμό μαυρότητας με διαφορά 0,1 με αυτή του υλικού του επιφανειακού στρώματος του εγκλειστική δομή.

3.6. Η συσκευή ανάγνωσης βρίσκεται σε απόσταση 5-8 m από το σημείο μέτρησης ή σε παρακείμενο δωμάτιο για να εξαλειφθεί η επίδραση του παρατηρητή στην τιμή της ροής θερμότητας.

3.7. Όταν χρησιμοποιείτε συσκευές μέτρησης EMF που έχουν περιορισμούς στη θερμοκρασία περιβάλλοντος, τοποθετούνται σε δωμάτιο με θερμοκρασία αέρα αποδεκτή για τη λειτουργία αυτών των συσκευών και ο μετατροπέας ροής θερμότητας συνδέεται με αυτά χρησιμοποιώντας καλώδια επέκτασης.

Όταν πραγματοποιείτε μετρήσεις με τη συσκευή ITP-1, ο μετατροπέας ροής θερμότητας και η συσκευή μέτρησης βρίσκονται στον ίδιο χώρο, ανεξάρτητα από τη θερμοκρασία του αέρα στο δωμάτιο.

3.8. Ο εξοπλισμός σύμφωνα με την ενότητα 3.7 προετοιμάζεται για λειτουργία σύμφωνα με τις οδηγίες λειτουργίας για την αντίστοιχη συσκευή, συμπεριλαμβανομένου του απαραίτητου χρόνου διατήρησης της συσκευής για τη δημιουργία ενός νέου καθεστώτος θερμοκρασίας σε αυτήν.

4. Λήψη μετρήσεων

4.1. Οι μετρήσεις πυκνότητας ροής θερμότητας πραγματοποιούνται:

κατά τη χρήση της συσκευής ITP-11 - μετά την αποκατάσταση των συνθηκών ανταλλαγής θερμότητας στο δωμάτιο κοντά στα τμήματα ελέγχου των δομών που περικλείουν, παραμορφώθηκαν κατά τις προπαρασκευαστικές εργασίες και μετά την άμεση αποκατάσταση στην περιοχή δοκιμής του προηγούμενου καθεστώτος μεταφοράς θερμότητας, που διαταράχθηκε κατά τη σύνδεση του μετατροπέα.

κατά τη διάρκεια θερμοτεχνικών δοκιμών με χρήση μετατροπέων ροής θερμότητας σύμφωνα με την ενότητα 2.2 - μετά την έναρξη μιας νέας σταθερής κατάστασης ανταλλαγής θερμότητας κάτω από τον μετατροπέα.

Μετά την ολοκλήρωση των προπαρασκευαστικών εργασιών σύμφωνα με τις παραγράφους. 3.2-3.5 όταν χρησιμοποιείτε τη συσκευή ITP-11, η λειτουργία ανταλλαγής θερμότητας στο σημείο μέτρησης αποκαθίσταται σε περίπου 5 - 10 λεπτά, όταν χρησιμοποιείτε μετατροπείς ροής θερμότητας σύμφωνα με την ενότητα 2.2 - μετά από 2-6 ώρες.

Ένας δείκτης της ολοκλήρωσης του καθεστώτος μεταβατικής μεταφοράς θερμότητας και της δυνατότητας μέτρησης της πυκνότητας ροής θερμότητας μπορεί να θεωρηθεί η επαναληψιμότητα των αποτελεσμάτων της μέτρησης της πυκνότητας ροής θερμότητας εντός του καθορισμένου σφάλματος μέτρησης.

4.2. Κατά τη μέτρηση της ροής θερμότητας σε ένα κέλυφος κτιρίου με θερμική αντίσταση μικρότερη από 0,6 (τ.μ.)/W, η θερμοκρασία της επιφάνειάς του σε απόσταση 100 mm από τον μετατροπέα, κάτω από αυτόν, και η θερμοκρασία του εσωτερικού και Ο εξωτερικός αέρας σε απόσταση 100 mm από τον τοίχο μετράται ταυτόχρονα με θερμοστοιχεία.

5. Επεξεργασία αποτελεσμάτων

5.1. Όταν χρησιμοποιείτε συσκευές ITP-11, η τιμή της πυκνότητας ροής θερμότητας (W/sq.m) λαμβάνεται απευθείας από την κλίμακα της συσκευής.

5.2. Όταν χρησιμοποιείτε χωριστούς μετατροπείς και χιλιοβολτόμετρα για τη μέτρηση ηλεκτρικού ρεύματος. Η πυκνότητα ροής θερμότητας που διέρχεται από τον μετατροπέα, , W/τ.μ., υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον τύπο

(1)

5.3. Ο συντελεστής βαθμονόμησης του μετατροπέα, λαμβάνοντας υπόψη τη θερμοκρασία δοκιμής, προσδιορίζεται σύμφωνα με το συνιστώμενο Παράρτημα 2.

5.4. Η τιμή της πυκνότητας ροής θερμότητας, W/τ.μ., κατά τη μέτρηση σύμφωνα με την ενότητα 4.3 υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον τύπο

(2)

Οπου -

Και -

θερμοκρασία εξωτερικού αέρα απέναντι από τον μετατροπέα, K (°C);

θερμοκρασία επιφάνειας στη θέση μέτρησης κοντά στον μορφοτροπέα και κάτω από τον μορφοτροπέα, αντίστοιχα, K (°C).

5.5. Τα αποτελέσματα των μετρήσεων καταγράφονται με τη μορφή που δίνεται στο συνιστώμενο Παράρτημα 3.

5.6. Το αποτέλεσμα του προσδιορισμού της πυκνότητας ροής θερμότητας λαμβάνεται ως ο αριθμητικός μέσος όρος των αποτελεσμάτων πέντε μετρήσεων σε μία θέση του μετατροπέα στη δομή του περιβλήματος.

Παράρτημα 1

Πληροφορίες

Τεχνικά χαρακτηριστικά της συσκευής ITP-11

Η συσκευή ITP-11 είναι ένας συνδυασμός μετατροπέα ροής θερμότητας σε ηλεκτρικό σήμα συνεχούς ρεύματος με συσκευή μέτρησης, η κλίμακα της οποίας βαθμονομείται σε μονάδες πυκνότητας ροής θερμότητας.

1. Όρια μέτρησης πυκνότητας ροής θερμότητας: 0-50; 0-250 W/τ.μ.

2. Τιμή διαίρεσης κλίμακας οργάνου: 1; 5 W/τ.μ.

3. Το κύριο σφάλμα της συσκευής εκφράζεται ως ποσοστό σε θερμοκρασία αέρα 20 °C.

4. Το πρόσθετο σφάλμα από αλλαγές στη θερμοκρασία του αέρα που περιβάλλει τη συσκευή μέτρησης δεν υπερβαίνει το 1% για κάθε αλλαγή θερμοκρασίας 10 K (°C) στην περιοχή από 273 έως 323 K (από 0 έως 50°C).

Το πρόσθετο σφάλμα από την αλλαγή της θερμοκρασίας του μετατροπέα ροής θερμότητας δεν υπερβαίνει το 0,83% ανά 10 K (°C) αλλαγή θερμοκρασίας στην περιοχή από 273 έως 243 K (από 0 έως μείον 30 °C).

5. Η θερμική αντίσταση του μετατροπέα ροής θερμότητας δεν υπερβαίνει τα 3·10 (sq/m·K)/W.

6. Χρόνος για την καθιέρωση αναγνώσεων - όχι περισσότερο από 3,5 λεπτά.

7. Συνολικές διαστάσεις της θήκης - 290x175x100 mm.

8. Συνολικές διαστάσεις του μετατροπέα ροής θερμότητας: διάμετρος 27 mm, πάχος 1,85 mm.

9. Συνολικές διαστάσεις της συσκευής μέτρησης - 215x115x90 mm.

10 Το μήκος του ηλεκτρικού καλωδίου σύνδεσης είναι 7 m.

11. Το βάρος της συσκευής χωρίς θήκη δεν υπερβαίνει τα 2,5 κιλά.

12. Τροφοδοτικό - 3 στοιχεία "316".

Παράρτημα 2

Μέθοδος βαθμονόμησης μετατροπέα ροής θερμότητας

Ο κατασκευασμένος μετατροπέας ροής θερμότητας βαθμονομείται σε μια εγκατάσταση για τον προσδιορισμό της θερμικής αγωγιμότητας των δομικών υλικών σύμφωνα με το GOST 7076-78, στην οποία, αντί για το δείγμα δοκιμής, ένας βαθμονομημένος μετατροπέας και ένα δείγμα υλικού αναφοράς σύμφωνα με το GOST 8.140-82 εγκαθίστανται.

Κατά τη βαθμονόμηση, ο χώρος μεταξύ της θερμοστατικής πλάκας της εγκατάστασης και του δείγματος αναφοράς έξω από τον μετατροπέα πρέπει να γεμίζεται με υλικό παρόμοιο σε θερμοφυσικές ιδιότητες με το υλικό του μετατροπέα ώστε να διασφαλίζεται η μονοδιάστατη ροή θερμότητας που διέρχεται από αυτόν στον χώρο εργασίας της εγκατάστασης. Μέτρηση E.M.F στον μετατροπέα και το δείγμα αναφοράς πραγματοποιείται από μία από τις συσκευές που αναφέρονται στην ενότητα 2.6 αυτού του προτύπου.

Ο συντελεστής βαθμονόμησης του μετατροπέα, W/(sq.m·mV) σε μια δεδομένη μέση θερμοκρασία του πειράματος βρίσκεται από τα αποτελέσματα των μετρήσεων της πυκνότητας ροής θερμότητας και emf. σύμφωνα με την παρακάτω σχέση

Η πυκνότητα της θερμικής ροής υπολογίζεται από τα αποτελέσματα της μέτρησης της διαφοράς θερμοκρασίας σε ένα δείγμα αναφοράς χρησιμοποιώντας τον τύπο


Οπου		θερμική αγωγιμότητα του υλικού αναφοράς, W/(m.K);
		θερμοκρασία των άνω και κάτω επιφανειών του προτύπου, αντίστοιχα, K(°C).
		τυπικό πάχος, m.

Συνιστάται η επιλογή της μέσης θερμοκρασίας σε πειράματα κατά τη βαθμονόμηση του μετατροπέα στην περιοχή από 243 έως 323 K (από μείον 30 έως συν 50 °C) και να διατηρείται με απόκλιση όχι μεγαλύτερη από ±2 K (°C).

Το αποτέλεσμα του προσδιορισμού του συντελεστή μετατροπέα λαμβάνεται ως ο αριθμητικός μέσος όρος των τιμών που υπολογίζονται από τα αποτελέσματα των μετρήσεων τουλάχιστον 10 πειραμάτων. Ο αριθμός των σημαντικών ψηφίων στην τιμή του συντελεστή βαθμονόμησης του μετατροπέα λαμβάνεται σύμφωνα με το σφάλμα μέτρησης.

Ο συντελεστής θερμοκρασίας του μετατροπέα, K (), βρίσκεται από τα αποτελέσματα των μετρήσεων emf. σε πειράματα βαθμονόμησης σε διαφορετικές μέσες θερμοκρασίες του μετατροπέα ανάλογα με την αναλογία


Οπου ,	Μέσες θερμοκρασίες του μετατροπέα σε δύο πειράματα, K (°C);
	Συντελεστές βαθμονόμησης του μετατροπέα σε μέση θερμοκρασία και αντίστοιχα, W/(sq.m·V).

Η διαφορά μεταξύ των μέσων θερμοκρασιών πρέπει να είναι τουλάχιστον 40 K (°C).

Το αποτέλεσμα του προσδιορισμού του συντελεστή θερμοκρασίας του μετατροπέα λαμβάνεται ως η αριθμητική μέση τιμή της πυκνότητας, που υπολογίζεται από τα αποτελέσματα τουλάχιστον 10 πειραμάτων με διαφορετικές μέσες θερμοκρασίες του μετατροπέα.

Η τιμή του συντελεστή βαθμονόμησης του μετατροπέα ροής θερμότητας στη θερμοκρασία δοκιμής, W/(sq.m mV), βρίσκεται χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο

Οπου

(Η τιμή του συντελεστή βαθμονόμησης του μετατροπέα στη θερμοκρασία δοκιμής

W/(τ.μ. mV)

Τύπος και αριθμός συσκευής μέτρησης


Τύπος περίφραξης		Ανάγνωση συσκευής, mV		Τιμή πυκνότητας ροής θερμότητας
λαχανόσουπα συν-	Αριθμός οικοπέδου	Αριθμός μέτρησης	Μέσος όρος για την περιοχή	λεπιδωτός	πραγματικός
χέρια

Υπογραφή χειριστή ___________________

Ημερομηνία μετρήσεων ___________

Το κείμενο του εγγράφου επαληθεύεται σύμφωνα με:

επίσημη δημοσίευση

Gosstroy ΕΣΣΔ -

Μ.: Εκδοτικός Οίκος Standards, 1988

20.03.2014

Μέτρηση της πυκνότητας των ροών θερμότητας που διέρχονται από τα κελύφη των κτιρίων. GOST 25380-82

Η ροή θερμότητας είναι η ποσότητα θερμότητας που μεταφέρεται μέσω μιας ισοθερμικής επιφάνειας ανά μονάδα χρόνου. Η ροή θερμότητας μετράται σε watt ή kcal/h (1 W = 0,86 kcal/h). Η ροή θερμότητας ανά μονάδα ισοθερμικής επιφάνειας ονομάζεται πυκνότητα θερμικής ροής ή θερμικό φορτίο. συνήθως συμβολίζεται με q, μετρούμενο σε W/m2 ή kcal/(m2 ×h). Η πυκνότητα ροής θερμότητας είναι ένα διάνυσμα, οποιοδήποτε στοιχείο του οποίου είναι αριθμητικά ίσο με την ποσότητα θερμότητας που μεταφέρεται ανά μονάδα χρόνου μέσω μιας μονάδας επιφάνειας κάθετη προς την κατεύθυνση της συνιστώσας που λαμβάνεται.

Οι μετρήσεις της πυκνότητας των ροών θερμότητας που διέρχονται από κατασκευές που περικλείουν πραγματοποιούνται σύμφωνα με το GOST 25380-82 «Κτίρια και κατασκευές. Μέθοδος για τη μέτρηση της πυκνότητας των ροών θερμότητας που περνούν μέσα από δομές που περικλείουν."

Αυτό το GOST καθιερώνει μια μέθοδο για τη μέτρηση της πυκνότητας της ροής θερμότητας που διέρχεται από μονοστρωματικές και πολυστρωματικές δομές που περικλείουν κτίρια και κατασκευές - δημόσια, οικιστικά, γεωργικά και βιομηχανικά.

Επί του παρόντος, κατά την κατασκευή, αποδοχή και λειτουργία κτιρίων, καθώς και στον κλάδο στέγασης και κοινόχρηστων υπηρεσιών, δίνεται μεγάλη προσοχή στην ποιότητα κατασκευής και φινιρίσματος των χώρων, στη θερμομόνωση κτιρίων κατοικιών, καθώς και στην εξοικονόμηση ενεργειακών πόρων.

Μια σημαντική παράμετρος αξιολόγησης σε αυτή την περίπτωση είναι η κατανάλωση θερμότητας από μονωτικές κατασκευές. Οι δοκιμές της ποιότητας της θερμικής προστασίας των περιβλημάτων κτιρίων μπορούν να πραγματοποιηθούν σε διάφορα στάδια: κατά την περίοδο θέσης σε λειτουργία των κτιρίων, σε ολοκληρωμένα κατασκευαστικά έργα, κατά την κατασκευή, κατά τη διάρκεια μεγάλων επισκευών κατασκευών και κατά τη λειτουργία κτιρίων για την προετοιμασία ενεργειακών διαβατηρίων κτιρίων, και βάσει καταγγελιών.

Οι μετρήσεις πυκνότητας ροής θερμότητας πρέπει να πραγματοποιούνται σε θερμοκρασίες περιβάλλοντος από -30 έως +50°C και σχετική υγρασία όχι μεγαλύτερη από 85%.

Η μέτρηση της πυκνότητας ροής θερμότητας καθιστά δυνατή την εκτίμηση της ροής θερμότητας μέσω των κατασκευών που περικλείουν και, ως εκ τούτου, τον προσδιορισμό των θερμικών τεχνικών ιδιοτήτων των δομών που περικλείουν τα κτίρια και τις κατασκευές.

Αυτό το πρότυπο δεν ισχύει για την αξιολόγηση των θερμικών ιδιοτήτων των κατασκευών που περικλείουν το φως (γυαλί, πλαστικό, κ.λπ.).

Ας εξετάσουμε σε τι βασίζεται η μέθοδος μέτρησης της πυκνότητας ροής θερμότητας. Μια πλάκα (ο λεγόμενος «βοηθητικός τοίχος») τοποθετείται στο κέλυφος του κτιρίου (κατασκευή). Η διαφορά θερμοκρασίας που σχηματίζεται σε αυτό το «βοηθητικό τοίχωμα» είναι ανάλογη της πυκνότητάς του προς την κατεύθυνση της ροής θερμότητας. Η διαφορά θερμοκρασίας μετατρέπεται σε ηλεκτροκινητική δύναμη μπαταριών θερμοστοιχείου, οι οποίες βρίσκονται στο «βοηθητικό τοίχωμα» και είναι προσανατολισμένες παράλληλα κατά μήκος της ροής θερμότητας και συνδέονται σε σειρά κατά μήκος του παραγόμενου σήματος. Μαζί, το «βοηθητικό τοίχωμα» και η συστοιχία θερμοστοιχείου αποτελούν έναν πομπό για τη μέτρηση της πυκνότητας ροής θερμότητας.

Με βάση τα αποτελέσματα της μέτρησης της ηλεκτροκινητικής δύναμης των μπαταριών θερμοστοιχείου, η πυκνότητα ροής θερμότητας υπολογίζεται σε προ-βαθμονομημένους μετατροπείς.

Το διάγραμμα για τη μέτρηση της πυκνότητας ροής θερμότητας φαίνεται στο σχέδιο.

1 - δομή που περικλείει. 2 - μετατροπέας ροής θερμότητας. 3 - μετρητής emf.

t in, t n- θερμοκρασία εσωτερικού και εξωτερικού αέρα.

τ n, τ in, τ’ in- θερμοκρασία των εξωτερικών και εσωτερικών επιφανειών του περιβλήματος κοντά και κάτω από τον μετατροπέα, αντίστοιχα.

R 1, R 2 -θερμική αντίσταση της δομής του περιβλήματος και του μετατροπέα ροής θερμότητας.

q 1, q 2- πυκνότητα ροής θερμότητας πριν και μετά τη στερέωση του μετατροπέα

Πηγές υπέρυθρης ακτινοβολίας. Υπέρυθρη προστασία στους χώρους εργασίας

Πηγή υπέρυθρης ακτινοβολίας (IR) είναι κάθε θερμαινόμενο σώμα, η θερμοκρασία του οποίου καθορίζει την ένταση και το φάσμα της εκπεμπόμενης ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας. Το μήκος κύματος με τη μέγιστη ενέργεια θερμικής ακτινοβολίας προσδιορίζεται από τον τύπο:

λ max = 2,9-103 / T [μm] (1)

όπου T είναι η απόλυτη θερμοκρασία του σώματος που ακτινοβολεί, Κ.

Η υπέρυθρη ακτινοβολία χωρίζεται σε τρεις περιοχές:

βραχέων κυμάτων (X = 0,7 - 1,4 μm);
μεσαίο κύμα (k = 1,4 - 3,0 μm):
μεγάλου μήκους κύματος (k = 3,0 μm - 1,0 mm).

Τα υπέρυθρα ηλεκτρικά κύματα έχουν κυρίως θερμική επίδραση στο ανθρώπινο σώμα. Κατά την αξιολόγηση αυτής της επίδρασης λαμβάνονται υπόψη τα ακόλουθα:

· Μήκος κύματος και ένταση με μέγιστη ενέργεια.

· Εκπεμπόμενη επιφάνεια.

· διάρκεια έκθεσης κατά τη διάρκεια της εργάσιμης ημέρας.

· διάρκεια συνεχούς έκθεσης.

· Ένταση σωματικής εργασίας.

· Ένταση της κίνησης του αέρα στο χώρο εργασίας.

· είδος υφάσματος από το οποίο κατασκευάζονται τα ενδύματα εργασίας.

· ατομικά χαρακτηριστικά του σώματος.

Η περιοχή βραχέων κυμάτων περιλαμβάνει ακτίνες με μήκος κύματος λ ≤ 1,4 μm. Χαρακτηρίζονται από την ικανότητα να διεισδύουν στους ιστούς του ανθρώπινου σώματος σε βάθος αρκετών εκατοστών. Αυτή η πρόσκρουση προκαλεί σοβαρές βλάβες σε διάφορα ανθρώπινα όργανα και ιστούς με επιβαρυντικές συνέπειες. Υπάρχει αύξηση της θερμοκρασίας των μυών, των πνευμόνων και άλλων ιστών. Συγκεκριμένες βιολογικά δραστικές ουσίες σχηματίζονται στο κυκλοφορικό και στο λεμφικό σύστημα. Η λειτουργία του κεντρικού νευρικού συστήματος διαταράσσεται.

Η περιοχή μεσαίου κύματος περιλαμβάνει ακτίνες με μήκος κύματος λ = 1,4 - 3,0 μm. Διεισδύουν μόνο στα επιφανειακά στρώματα του δέρματος και επομένως η επίδρασή τους στο ανθρώπινο σώμα περιορίζεται σε αύξηση της θερμοκρασίας των εκτεθειμένων περιοχών του δέρματος και αύξηση της θερμοκρασίας του σώματος.

Εύρος μεγάλων κυμάτων – ακτίνες με μήκος κύματος λ > 3 μm. Επηρεάζοντας το ανθρώπινο σώμα, προκαλούν την ισχυρότερη αύξηση της θερμοκρασίας των προσβεβλημένων περιοχών του δέρματος, η οποία διαταράσσει τη λειτουργία του αναπνευστικού και του καρδιαγγειακού συστήματος και διαταράσσει τη θερμική ισορροπία του οργασμού, οδηγώντας σε θερμοπληξία.

Σύμφωνα με το GOST 12.1.005-88, η ένταση της θερμικής ακτινοβολίας του τεχνολογικού εξοπλισμού και των συσκευών φωτισμού που λειτουργούν από θερμαινόμενες επιφάνειες δεν πρέπει να υπερβαίνει: 35 W/m 2 όταν ακτινοβολείται περισσότερο από το 50% της επιφάνειας του σώματος. 70 W/m2 με ακτινοβολία από 25 έως 50% της επιφάνειας του σώματος. 100 W/m2 με ακτινοβολία που δεν υπερβαίνει το 25% της επιφάνειας του σώματος. Από ανοιχτές πηγές (θερμασμένο μέταλλο και γυαλί, ανοιχτή φλόγα), η ένταση της θερμικής ακτινοβολίας δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 140 W/m2 με ακτινοβολία που δεν υπερβαίνει το 25% της επιφάνειας του σώματος και την υποχρεωτική χρήση ατομικού προστατευτικού εξοπλισμού, συμπεριλαμβανομένων του προσώπου και των ματιών ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ.

Τα πρότυπα περιορίζουν επίσης τη θερμοκρασία των θερμαινόμενων επιφανειών του εξοπλισμού στον χώρο εργασίας, η οποία δεν πρέπει να υπερβαίνει τους 45 °C.

Η θερμοκρασία επιφάνειας του εξοπλισμού, το εσωτερικό του οποίου είναι κοντά στους 100 °C, δεν πρέπει να υπερβαίνει τους 35 °C.

Οι κύριοι τύποι προστασίας από την υπέρυθρη ακτινοβολία περιλαμβάνουν:

1. Προστασία χρόνου.

2. Προστασία από απόσταση.

3. Θωράκιση, θερμομόνωση ή ψύξη θερμών επιφανειών.

4. Αύξηση της μεταφοράς θερμότητας από το ανθρώπινο σώμα.

5. Ατομικός προστατευτικός εξοπλισμός.

6. εξαλείφοντας την πηγή παραγωγής θερμότητας.

Υπάρχουν τρεις τύποι οθονών:

· αδιαφανές;

· διαφανές.

· ημιδιαφανές.

Στις αδιαφανείς οθόνες, όταν η ενέργεια των ηλεκτρομαγνητικών δονήσεων αλληλεπιδρά με την ουσία της οθόνης, μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια. Ως αποτέλεσμα αυτού του μετασχηματισμού, η οθόνη θερμαίνεται και η ίδια γίνεται πηγή θερμικής ακτινοβολίας. Η ακτινοβολία από την επιφάνεια της οθόνης απέναντι από την πηγή θεωρείται συμβατικά ως μεταδιδόμενη ακτινοβολία από την πηγή. Γίνεται δυνατός ο υπολογισμός της πυκνότητας ροής θερμότητας που διέρχεται από μια μονάδα επιφάνειας της οθόνης.

Με τις διαφανείς οθόνες τα πράγματα είναι διαφορετικά. Η ακτινοβολία που πέφτει στην επιφάνεια της οθόνης κατανέμεται στο εσωτερικό της σύμφωνα με τους νόμους της γεωμετρικής οπτικής. Αυτό εξηγεί την οπτική του διαφάνεια.

Οι ημιδιαφανείς οθόνες έχουν τις ιδιότητες τόσο διαφανούς όσο και αδιαφανείς.

· ανακλαστική θερμότητα.

· Απορρόφηση θερμότητας.

· απαγωγή θερμότητας.

Στην πραγματικότητα, όλες οι οθόνες, στον ένα ή τον άλλο βαθμό, έχουν την ιδιότητα να απορροφούν, να αντανακλούν ή να διασκορπίζουν τη θερμότητα. Επομένως, ο ορισμός μιας οθόνης για μια συγκεκριμένη ομάδα εξαρτάται από το ποια ιδιότητα εκφράζεται πιο έντονα.

Οι οθόνες που αντανακλούν τη θερμότητα διακρίνονται από χαμηλό βαθμό μαύρης επιφάνειας. Ως εκ τούτου, αντανακλούν τις περισσότερες από τις ακτίνες που πέφτουν πάνω τους.

Οι σήτες απορρόφησης θερμότητας περιλαμβάνουν σήτες στις οποίες το υλικό από το οποίο κατασκευάζονται έχει χαμηλό συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας (υψηλή θερμική αντίσταση).

Οι διαφανείς μεμβράνες ή οι υδατοκουρτίνες λειτουργούν ως οθόνες που αφαιρούν τη θερμότητα. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν οθόνες που βρίσκονται μέσα σε γυάλινα ή μεταλλικά προστατευτικά περιγράμματα.

E = (q – q 3) / q (3)

E = (t – t 3) / t (4)

q 3 - Πυκνότητα ροής ακτινοβολίας IR με χρήση προστασίας, W/m 2 ;

t - θερμοκρασία ακτινοβολίας IR χωρίς προστασία, °C.

t 3 - θερμοκρασία ακτινοβολίας IR με χρήση προστασίας, °C.

Όργανα που χρησιμοποιούνται

Για τη μέτρηση της πυκνότητας των ροών θερμότητας που διέρχονται από τα κελύφη των κτιρίων και για τον έλεγχο των ιδιοτήτων των θερμοπροστατευτικών οθονών, οι ειδικοί μας έχουν αναπτύξει συσκευές σειράς.

Εύρος μέτρησης πυκνότητας ροής θερμότητας: από 10 έως 250, 500, 2000, 9999 W/m2

Περιοχή εφαρμογής:

· κατασκευή;

· Ενεργειακές εγκαταστάσεις.

· επιστημονική έρευνα κ.λπ.

Η μέτρηση της πυκνότητας της θερμικής ροής, ως δείκτης των θερμομονωτικών ιδιοτήτων διαφόρων υλικών, με συσκευές σειράς πραγματοποιείται σε:

· Θερμικές δοκιμές δομών εγκλεισμού.

· Προσδιορισμός απωλειών θερμότητας σε δίκτυα θέρμανσης νερού.

διεξαγωγή εργαστηριακών εργασιών σε πανεπιστήμια (τμήματα «Ασφάλεια Ζωής», «Βιομηχανική Οικολογία» κ.λπ.).

Το σχήμα δείχνει ένα πρωτότυπο της βάσης "Προσδιορισμός παραμέτρων αέρα στον χώρο εργασίας και προστασία από θερμικές επιδράσεις" BZZ 3 (κατασκευή Intos+ LLC).

Η βάση περιέχει μια πηγή θερμικής ακτινοβολίας (οικιακός ανακλαστήρας). Μπροστά από την πηγή τοποθετούνται σίτες από διαφορετικά υλικά (μέταλλο, ύφασμα κ.λπ.). Η συσκευή τοποθετείται πίσω από την οθόνη μέσα στο μοντέλο του δωματίου σε διάφορες αποστάσεις από την οθόνη. Μια κουκούλα εξάτμισης με ανεμιστήρα είναι στερεωμένη πάνω από το μοντέλο δωματίου. Η συσκευή, εκτός από έναν αισθητήρα για τη μέτρηση της πυκνότητας της ροής θερμότητας, είναι εξοπλισμένη με έναν αισθητήρα για τη μέτρηση της θερμοκρασίας του αέρα στο εσωτερικό του μοντέλου. Γενικά, το περίπτερο είναι ένα οπτικό μοντέλο για την αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας διαφόρων τύπων συστημάτων θερμικής προστασίας και τοπικού αερισμού.

Με τη χρήση της βάσης, η αποτελεσματικότητα των προστατευτικών ιδιοτήτων των οθονών προσδιορίζεται ανάλογα με τα υλικά από τα οποία κατασκευάζονται και με την απόσταση από την οθόνη έως την πηγή θερμικής ακτινοβολίας.

Αρχή λειτουργίας και σχεδιασμός της συσκευής IPP-2

Δομικά, η συσκευή είναι κατασκευασμένη σε πλαστική θήκη. Στον μπροστινό πίνακα της συσκευής υπάρχει μια τετραψήφια ένδειξη LED και κουμπιά ελέγχου. Στην πλαϊνή επιφάνεια υπάρχουν υποδοχές σύνδεσης της συσκευής με υπολογιστή και προσαρμογέα δικτύου. Στον επάνω πίνακα υπάρχει ένας σύνδεσμος για τη σύνδεση του πρωτεύοντος μετατροπέα.

Εμφάνιση της συσκευής

1 - Ένδειξη κατάστασης μπαταρίας LED

2 - Ένδειξη LED παραβίασης ορίου

3 - Ένδειξη τιμής μέτρησης

4 - Συνδετήρας για σύνδεση αισθητήρα μέτρησης

5 , 6 - Κουμπιά ελέγχου

7 - Υποδοχή για σύνδεση σε υπολογιστή

8 - Υποδοχή για σύνδεση προσαρμογέα δικτύου

Αρχή λειτουργίας

Η αρχή λειτουργίας της συσκευής βασίζεται στη μέτρηση της διαφοράς θερμοκρασίας στο "βοηθητικό τοίχωμα". Το μέγεθος της διαφοράς θερμοκρασίας είναι ανάλογο με την πυκνότητα της ροής θερμότητας. Η διαφορά θερμοκρασίας μετράται χρησιμοποιώντας ένα θερμοστοιχείο λωρίδας που βρίσκεται μέσα στην πλάκα του ανιχνευτή, το οποίο λειτουργεί ως «βοηθητικό τοίχωμα».

Ένδειξη μετρήσεων και τρόπων λειτουργίας της συσκευής

Η συσκευή μετράει τον αισθητήρα μέτρησης, υπολογίζει την πυκνότητα ροής θερμότητας και εμφανίζει την τιμή του στην ένδειξη LED. Το μεσοδιάστημα μέτρησης ανίχνευσης είναι περίπου ένα δευτερόλεπτο.

Καταχώρηση μετρήσεων

Τα δεδομένα που λαμβάνονται από τον αισθητήρα μέτρησης καταγράφονται στη μη πτητική μνήμη της μονάδας με μια ορισμένη περίοδο. Η ρύθμιση της περιόδου, η ανάγνωση και η προβολή δεδομένων πραγματοποιείται με χρήση λογισμικού.

Διεπαφή επικοινωνίας

Χρησιμοποιώντας την ψηφιακή διεπαφή, οι τρέχουσες τιμές μέτρησης θερμοκρασίας, τα συσσωρευμένα δεδομένα μέτρησης μπορούν να διαβαστούν από τη συσκευή και οι ρυθμίσεις της συσκευής μπορούν να αλλάξουν. Η μονάδα μέτρησης μπορεί να λειτουργήσει με υπολογιστή ή άλλους ελεγκτές μέσω της ψηφιακής διεπαφής RS-232. Η συναλλαγματική ισοτιμία μέσω της διεπαφής RS-232 μπορεί να διαμορφωθεί από τον χρήστη από 1200 έως 9600 bps.

Χαρακτηριστικά συσκευής:

τη δυνατότητα ρύθμισης ορίων συναγερμού ήχου και φωτός.
μεταφορά μετρούμενων τιμών σε υπολογιστή μέσω διασύνδεσης RS-232.

Το πλεονέκτημα της συσκευής είναι η δυνατότητα εναλλάξ σύνδεσης έως και 8 διαφορετικών αισθητήρων ροής θερμότητας στη συσκευή. Κάθε αισθητήρας (αισθητήρας) έχει τον δικό του ατομικό συντελεστή βαθμονόμησης (συντελεστής μετατροπής Kq), ο οποίος δείχνει πόσο αλλάζει η τάση από τον αισθητήρα σε σχέση με τη ροή θερμότητας. Αυτός ο συντελεστής χρησιμοποιείται από τη συσκευή για την κατασκευή του χαρακτηριστικού βαθμονόμησης του καθετήρα, το οποίο χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της τρέχουσας μετρούμενης τιμής της ροής θερμότητας.

Τροποποιήσεις ανιχνευτών για τη μέτρηση της πυκνότητας ροής θερμότητας:

Οι ανιχνευτές ροής θερμότητας έχουν σχεδιαστεί για τη μέτρηση της πυκνότητας της επιφανειακής ροής θερμότητας σύμφωνα με το GOST 25380-92.

Εμφάνιση ανιχνευτών ροής θερμότητας

1. Ο αισθητήρας ροής θερμότητας τύπου πίεσης με ελατήριο PTP-ХХХП διατίθεται στις ακόλουθες τροποποιήσεις (ανάλογα με το εύρος μέτρησης της πυκνότητας ροής θερμότητας):

PTP-2.0P: από 10 έως 2000 W/m2;

PTP-9.9P: από 10 έως 9999 W/m2.

2. Αισθητήρας ροής θερμότητας σε μορφή «κέρματος» σε εύκαμπτο καλώδιο PTP-2.0.

Εύρος μέτρησης πυκνότητας ροής θερμότητας: από 10 έως 2000 W/m2.

Τροποποιήσεις αισθητήρων θερμοκρασίας:

Εμφάνιση ανιχνευτών θερμοκρασίας

1. Οι υποβρύχιοι θερμικοί μετατροπείς TPP-A-D-L με βάση το θερμίστορ Pt1000 (θερμικοί μετατροπείς αντίστασης) και οι θερμικοί μετατροπείς TXA-A-D-L με βάση το θερμοστοιχείο XA (ηλεκτρικοί θερμικοί μετατροπείς) έχουν σχεδιαστεί για τη μέτρηση της θερμοκρασίας διαφόρων υγρών και αερίων μέσων, καθώς και χύμα υλικά.

Εύρος μέτρησης θερμοκρασίας:

Για TPP-A-D-L: από -50 έως +150 °C.

Για TXA-A-D-L: από -40 έως +450 °C.

Διαστάσεις:

D (διάμετρος): 4, 6 ή 8 mm.

L (μήκος): από 200 έως 1000 mm.

2. Θερμικός μετατροπέας TXA-A-D1/D2-LP που βασίζεται στο θερμοστοιχείο XA (ηλεκτρικός θερμικός μετατροπέας) έχει σχεδιαστεί για τη μέτρηση της θερμοκρασίας μιας επίπεδης επιφάνειας.

Διαστάσεις:

D1 (διάμετρος "μεταλλικού πείρου"): 3 mm;

D2 (διάμετρος βάσης – «μπάλωμα»): 8 mm;

L (μήκος του "μεταλλικού πείρου"): 150 mm.

3. Θερμικός μετατροπέας TXA-A-D-LC που βασίζεται στο θερμοστοιχείο XA (ηλεκτρικός θερμικός μετατροπέας) έχει σχεδιαστεί για τη μέτρηση της θερμοκρασίας κυλινδρικών επιφανειών.

Εύρος μέτρησης θερμοκρασίας: από -40 έως +450 °C.

Διαστάσεις:

D (διάμετρος) – 4 mm;

L (μήκος του "μεταλλικού πείρου"): 180 mm;

Πλάτος ταινίας - 6 mm.

Το σετ παράδοσης της συσκευής για τη μέτρηση της πυκνότητας του θερμικού φορτίου του μέσου περιλαμβάνει:

1. Μετρητής πυκνότητας ροής θερμότητας (μονάδα μέτρησης).

2. Ανιχνευτής για τη μέτρηση της πυκνότητας ροής θερμότητας.*

3. Αισθητήρας μέτρησης θερμοκρασίας.*

4. Λογισμικό**

5. Καλώδιο για σύνδεση σε προσωπικό υπολογιστή. **

6. Πιστοποιητικό βαθμονόμησης.

7. Εγχειρίδιο λειτουργίας και διαβατήριο για τη συσκευή.

8. Πιστοποιητικό για θερμοηλεκτρικούς μετατροπείς (αισθητήρες θερμοκρασίας).

9. Πιστοποιητικό για τον αισθητήρα πυκνότητας ροής θερμότητας.

10. Προσαρμογέας δικτύου.

* – Οι περιοχές μέτρησης και ο σχεδιασμός του καθετήρα καθορίζονται στο στάδιο της παραγγελίας

** – Τα είδη είναι διαθέσιμα κατόπιν ειδικής παραγγελίας.

Προετοιμασία της συσκευής για λειτουργία και λήψη μετρήσεων

1. Αφαιρέστε τη συσκευή από το δοχείο συσκευασίας. Εάν η συσκευή μεταφερθεί σε ζεστό δωμάτιο από κρύο, είναι απαραίτητο να αφήσετε τη συσκευή να ζεσταθεί σε θερμοκρασία δωματίου για τουλάχιστον 2 ώρες.

2. Φορτίστε τις μπαταρίες συνδέοντας το τροφοδοτικό AC στη συσκευή. Ο χρόνος φόρτισης για μια πλήρως αποφορτισμένη μπαταρία είναι τουλάχιστον 4 ώρες. Για να αυξήσετε τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας, συνιστάται η πλήρης αποφόρτισή της μία φορά το μήνα έως ότου η συσκευή απενεργοποιηθεί αυτόματα, ακολουθούμενη από πλήρη φόρτιση.

3. Συνδέστε τη μονάδα μέτρησης και τον αισθητήρα μέτρησης με ένα καλώδιο σύνδεσης.

4. Όταν η συσκευή παρέχεται με δίσκο με λογισμικό, εγκαταστήστε τον στον υπολογιστή σας. Συνδέστε τη συσκευή σε μια ελεύθερη θύρα COM του υπολογιστή χρησιμοποιώντας τα κατάλληλα καλώδια σύνδεσης.

5. Ενεργοποιήστε τη συσκευή πατώντας στιγμιαία το κουμπί "Επιλογή".

6. Όταν η συσκευή είναι ενεργοποιημένη, η συσκευή εκτελεί αυτοέλεγχο για 5 δευτερόλεπτα. Εάν υπάρχουν εσωτερικά σφάλματα, η συσκευή εμφανίζει τον αριθμό σφάλματος στην ένδειξη, συνοδευόμενο από ένα ηχητικό σήμα. Μετά την επιτυχή δοκιμή και την ολοκλήρωση της φόρτωσης, η ένδειξη εμφανίζει την τρέχουσα τιμή της πυκνότητας ροής θερμότητας. Επεξήγηση των σφαλμάτων δοκιμής και άλλων σφαλμάτων στη λειτουργία της συσκευής δίνεται στην ενότητα 6 αυτού του εγχειριδίου λειτουργίας.

7. Μετά τη χρήση, απενεργοποιήστε τη συσκευή πατώντας στιγμιαία το κουμπί "Επιλογή".

8. Εάν σκοπεύετε να αποθηκεύσετε τη συσκευή για μεγάλο χρονικό διάστημα (πάνω από 3 μήνες), θα πρέπει να αφαιρέσετε τις μπαταρίες από τη θήκη μπαταριών.

Ακολουθεί ένα διάγραμμα εναλλαγής στη λειτουργία "Λειτουργία".

Προετοιμασία και διεξαγωγή μετρήσεων κατά τη διάρκεια θερμικής δοκιμής δομών εγκλεισμού.

1. Η μέτρηση της πυκνότητας ροής θερμότητας πραγματοποιείται, κατά κανόνα, από το εσωτερικό των δομών που περικλείουν τα κτίρια και τις κατασκευές.

Επιτρέπεται η μέτρηση της πυκνότητας των ροών θερμότητας από το εξωτερικό των κατασκευών που περικλείουν εάν είναι αδύνατη η διεξαγωγή τους από το εσωτερικό (επιθετικό περιβάλλον, διακυμάνσεις στις παραμέτρους του αέρα), με την προϋπόθεση ότι διατηρείται σταθερή θερμοκρασία στην επιφάνεια. Οι συνθήκες μεταφοράς θερμότητας παρακολουθούνται χρησιμοποιώντας έναν αισθητήρα θερμοκρασίας και μέσα για τη μέτρηση της πυκνότητας ροής θερμότητας: όταν μετράται για 10 λεπτά. Οι ενδείξεις τους πρέπει να είναι εντός του σφάλματος μέτρησης των οργάνων.

2. Επιλέγονται επιφάνειες που είναι συγκεκριμένες ή χαρακτηριστικές για ολόκληρη τη δομή του περιβλήματος που δοκιμάζεται, ανάλογα με την ανάγκη μέτρησης τοπικής ή μέσης πυκνότητας ροής θερμότητας.

3. Οι περιοχές της επιφάνειας των δομών εγκλεισμού στις οποίες είναι εγκατεστημένος ο μετατροπέας ροής θερμότητας καθαρίζονται μέχρι να εξαλειφθεί η ορατή και η απτική τραχύτητα.

4. Ο μορφοτροπέας πιέζεται σφιχτά σε ολόκληρη την επιφάνειά του στη δομή που περικλείει και στερεώνεται σε αυτή τη θέση, εξασφαλίζοντας συνεχή επαφή του μορφοτροπέα ροής θερμότητας με την επιφάνεια των υπό μελέτη περιοχών κατά τη διάρκεια όλων των επόμενων μετρήσεων.

5. Για λειτουργικές μετρήσεις της πυκνότητας ροής θερμότητας, η χαλαρή επιφάνεια του μορφοτροπέα είναι κολλημένη με μια στρώση υλικού ή βαμμένη με βαφή με τον ίδιο ή παρόμοιο βαθμό μαύρου χρώματος με διαφορά Δε ≤ 0,1 με αυτή του υλικού του επιφανειακό στρώμα της δομής που περικλείει.

6. Η συσκευή ανάγνωσης βρίσκεται σε απόσταση 5-8 m από το σημείο μέτρησης ή σε παρακείμενο δωμάτιο για να εξαλειφθεί η επίδραση του παρατηρητή στην τιμή της ροής θερμότητας.

7. Όταν χρησιμοποιείτε συσκευές μέτρησης EMF που έχουν περιορισμούς στη θερμοκρασία περιβάλλοντος, τοποθετούνται σε δωμάτιο με θερμοκρασία αέρα αποδεκτή για τη λειτουργία αυτών των συσκευών και ο μετατροπέας ροής θερμότητας συνδέεται με αυτά χρησιμοποιώντας καλώδια επέκτασης.

8. Ο εξοπλισμός σύμφωνα με την αξίωση 7 προετοιμάζεται για λειτουργία σύμφωνα με τις οδηγίες λειτουργίας για την αντίστοιχη συσκευή, συμπεριλαμβανομένου του απαιτούμενου χρόνου διατήρησης της συσκευής για τη δημιουργία ενός νέου καθεστώτος θερμοκρασίας σε αυτήν.

Προετοιμασία και διεξαγωγή μετρήσεων

(κατά τη διεξαγωγή εργαστηριακών εργασιών χρησιμοποιώντας το παράδειγμα εργαστηριακής εργασίας «Μελέτη μέσων προστασίας από την υπέρυθρη ακτινοβολία»)

Συνδέστε την πηγή ακτινοβολίας IR σε μια πρίζα. Ενεργοποιήστε την πηγή ακτινοβολίας IR (πάνω μέρος) και το μετρητή πυκνότητας ροής θερμότητας IPP-2.

Τοποθετήστε την κεφαλή του μετρητή πυκνότητας ροής θερμότητας σε απόσταση 100 mm από την πηγή ακτινοβολίας IR και προσδιορίστε την πυκνότητα ροής θερμότητας (η μέση τιμή τριών έως τεσσάρων μετρήσεων).

Μετακινήστε χειροκίνητα το τρίποδο κατά μήκος του χάρακα, τοποθετώντας την κεφαλή μέτρησης στις αποστάσεις από την πηγή ακτινοβολίας που υποδεικνύεται στον Πίνακα 1 και επαναλάβετε τις μετρήσεις. Εισαγάγετε τα δεδομένα μέτρησης στη φόρμα Πίνακας 1.

Κατασκευάστε ένα γράφημα της εξάρτησης της πυκνότητας ροής ακτινοβολίας IR από την απόσταση.

Επαναλάβετε τις μετρήσεις σύμφωνα με τις παραγράφους. 1 - 3 με διάφορες προστατευτικές σήτες (αλουμίνιο που αντανακλά τη θερμότητα, ύφασμα που απορροφά τη θερμότητα, μέταλλο με μαυρισμένη επιφάνεια, μικτό - αλυσιδωτή αλληλογραφία). Εισαγάγετε τα δεδομένα μέτρησης με τη μορφή του Πίνακα 1. Κατασκευάστε γραφήματα της εξάρτησης της πυκνότητας ροής ακτινοβολίας IR από την απόσταση για κάθε οθόνη.

Έντυπο πίνακα 1

Αξιολογήστε την αποτελεσματικότητα της προστατευτικής δράσης των οθονών χρησιμοποιώντας τον τύπο (3).

Τοποθετήστε μια προστατευτική οθόνη (σύμφωνα με τις οδηγίες του δασκάλου) και τοποθετήστε μια φαρδιά βούρτσα ηλεκτρικής σκούπας πάνω της. Ενεργοποιήστε την ηλεκτρική σκούπα σε λειτουργία εξαγωγής αέρα, προσομοιώνοντας μια συσκευή εξαερισμού καυσαερίων και μετά από 2-3 λεπτά (αφού ρυθμίσετε τη θερμική λειτουργία της οθόνης), καθορίστε την ένταση της θερμικής ακτινοβολίας στις ίδιες αποστάσεις όπως στο σημείο 3. Αξιολογήστε την αποτελεσματικότητα της συνδυασμένης θερμικής προστασίας χρησιμοποιώντας τον τύπο (3 ).

Σχεδιάστε την εξάρτηση της έντασης της θερμικής ακτινοβολίας από την απόσταση για μια δεδομένη οθόνη σε λειτουργία εξαερισμού εξαγωγής σε ένα γενικό γράφημα (βλέπε παράγραφο 5).

Προσδιορίστε την αποτελεσματικότητα της προστασίας μετρώντας τη θερμοκρασία για μια δεδομένη οθόνη με και χωρίς εξαερισμό με χρήση του τύπου (4).

Κατασκευάστε γραφήματα της αποτελεσματικότητας της προστασίας εξαερισμού καυσαερίων και χωρίς αυτήν.

Ρυθμίστε την ηλεκτρική σκούπα σε λειτουργία ανεμιστήρα και ενεργοποιήστε την. Κατευθύνοντας τη ροή του αέρα στην επιφάνεια της καθορισμένης προστατευτικής οθόνης (λειτουργία ντους), επαναλάβετε τις μετρήσεις σύμφωνα με τις παραγράφους. 7 - 10. Συγκρίνετε τα αποτελέσματα των μετρήσεων σελ. 7-10.

Συνδέστε τον εύκαμπτο σωλήνα της ηλεκτρικής σκούπας σε μία από τις βάσεις και ενεργοποιήστε την ηλεκτρική σκούπα σε λειτουργία "φυσητήρας", κατευθύνοντας τη ροή του αέρα σχεδόν κάθετα στη ροή θερμότητας (ελαφρώς προς) - απομίμηση αεροκουρτίνας. Χρησιμοποιώντας ένα μετρητή, μετρήστε τη θερμοκρασία της ακτινοβολίας IR χωρίς και με "φυσητή".

Κατασκευάστε γραφήματα της αποτελεσματικότητας προστασίας του «φυσητήρα» χρησιμοποιώντας τον τύπο (4).

Αποτελέσματα μετρήσεων και ερμηνεία τους

(χρησιμοποιώντας το παράδειγμα εργαστηριακής εργασίας με θέμα «Έρευνα μέσων προστασίας από την υπέρυθρη ακτινοβολία» σε ένα από τα τεχνικά πανεπιστήμια της Μόσχας).

Τραπέζι.
Ηλεκτρικό τζάκι EXP-1.0/220.
Ράφι για τοποθέτηση αντικαταστάσιμων οθονών.
Βάση για την τοποθέτηση της κεφαλής μέτρησης.
Μετρητής πυκνότητας ροής θερμότητας.
Κυβερνήτης.
Ηλεκτρική σκούπα Typhoon-1200.

Η ένταση (πυκνότητα ροής) της ακτινοβολίας IR q καθορίζεται από τον τύπο:

q = 0,78 x S x (T 4 x 10 -8 - 110) / r 2 [W/m 2 ]

όπου S είναι το εμβαδόν της επιφάνειας ακτινοβολίας, m2.

T είναι η θερμοκρασία της επιφάνειας που ακτινοβολεί, K;

r - απόσταση από την πηγή ακτινοβολίας, m.

Ένας από τους πιο συνηθισμένους τύπους προστασίας από την ακτινοβολία IR είναι η θωράκιση των επιφανειών εκπομπής.

Υπάρχουν τρεις τύποι οθονών:

·αδιαφανής;

·διαφανής;

· ημιδιαφανές.

Με βάση την αρχή λειτουργίας τους, οι οθόνες χωρίζονται σε:

·Ανακλαστικό της θερμότητας.

·Απορρόφηση θερμότητας.

· αποβολή θερμότητας.

Η αποτελεσματικότητα της προστασίας από τη θερμική ακτινοβολία χρησιμοποιώντας οθόνες E καθορίζεται από τους τύπους:

E = (q – q 3) / q

όπου q είναι η πυκνότητα ροής της ακτινοβολίας IR χωρίς προστασία, W/m 2 ;

q3 - Πυκνότητα ροής ακτινοβολίας IR με χρήση προστασίας, W/m 2.

Τύποι προστατευτικών οθονών (αδιαφανείς):

1. Μικτή οθόνη - αλυσιδωτή αλληλογραφία.

Ηλεκτρονικό ταχυδρομείο αλυσίδας = (1550 – 560) / 1550 = 0,63

2. Μεταλλική οθόνη με μαυρισμένη επιφάνεια.

E al+ επίστρωση = (1550 – 210) / 1550 = 0,86

3. Οθόνη αλουμινίου που αντανακλά τη θερμότητα.

E al = (1550 – 10) / 1550 = 0,99

Ας σχεδιάσουμε την εξάρτηση της πυκνότητας ροής ακτινοβολίας IR από την απόσταση για κάθε οθόνη.

Όπως μπορούμε να δούμε, η αποτελεσματικότητα της προστατευτικής δράσης των οθονών ποικίλλει:

1. Η ελάχιστη προστατευτική επίδραση μιας μικτής οθόνης - αλυσιδωτή αλληλογραφία - 0,63;

2. Οθόνη αλουμινίου με μαυρισμένη επιφάνεια – 0,86;

3. Η οθόνη αλουμινίου που αντανακλά τη θερμότητα έχει το μεγαλύτερο προστατευτικό αποτέλεσμα - 0,99.

Παραπομπές

Κατά την αξιολόγηση των θερμικών τεχνικών ιδιοτήτων των περιβλημάτων και των κατασκευών κτιρίων και τον καθορισμό της πραγματικής κατανάλωσης θερμότητας μέσω εξωτερικών περιβλημάτων κτιρίου, χρησιμοποιούνται τα ακόλουθα κύρια κανονιστικά έγγραφα:

· GOST 25380-82. Μέθοδος μέτρησης της πυκνότητας των ροών θερμότητας που διέρχονται από τα κελύφη των κτιρίων.

· Κατά την αξιολόγηση των θερμικών ιδιοτήτων διαφόρων μέσων προστασίας από την υπέρυθρη ακτινοβολία, χρησιμοποιούνται τα ακόλουθα κύρια κανονιστικά έγγραφα:

· GOST 12.1.005-88. SSBT. Αέρας του χώρου εργασίας. Γενικές απαιτήσεις υγιεινής και υγιεινής.

· GOST 12.4.123-83. SSBT. Μέσα προστασίας από την υπέρυθρη ακτινοβολία. Ταξινόμηση. Γενικές τεχνικές απαιτήσεις.

· GOST 12.4.123-83 «Σύστημα προτύπων επαγγελματικής ασφάλειας. Μέσα συλλογικής προστασίας από την υπέρυθρη ακτινοβολία. Γενικές τεχνικές απαιτήσεις».

I. Μέτρηση της πυκνότητας των ροών θερμότητας που διέρχονται από τα κελύφη των κτιρίων. GOST 25380-82.

Η ροή θερμότητας είναι η ποσότητα θερμότητας που μεταφέρεται μέσω μιας ισοθερμικής επιφάνειας ανά μονάδα χρόνου. Η ροή θερμότητας μετράται σε watt ή kcal/h (1 W = 0,86 kcal/h). Η ροή θερμότητας ανά μονάδα ισοθερμικής επιφάνειας ονομάζεται πυκνότητα θερμικής ροής ή θερμικό φορτίο. συνήθως συμβολίζεται με q, μετρούμενο σε W/m2 ή kcal/(m2×h). Η πυκνότητα ροής θερμότητας είναι ένα διάνυσμα, οποιοδήποτε στοιχείο του οποίου είναι αριθμητικά ίσο με την ποσότητα θερμότητας που μεταφέρεται ανά μονάδα χρόνου μέσω μιας μονάδας επιφάνειας κάθετη προς την κατεύθυνση της συνιστώσας που λαμβάνεται.

Οι μετρήσεις της πυκνότητας των ροών θερμότητας που διέρχονται από κατασκευές που περικλείουν πραγματοποιούνται σύμφωνα με το GOST 25380-82 "Κτίρια και κατασκευές. Μέθοδος μέτρησης της πυκνότητας των ροών θερμότητας που διέρχονται από κατασκευές εγκλεισμού."

Η πυκνότητα ροής θερμότητας μετράται στην κλίμακα μιας εξειδικευμένης συσκευής, η οποία περιλαμβάνει έναν μετατροπέα ροής θερμότητας ή υπολογίζεται από τα αποτελέσματα μέτρησης του emf. σε προ-βαθμονομημένους μετατροπείς ροής θερμότητας.

Το διάγραμμα για τη μέτρηση της πυκνότητας ροής θερμότητας φαίνεται στο σχέδιο.

1 - δομή που περικλείει. 2 — μετατροπέας ροής θερμότητας. 3 - μετρητής emf.

tв, tн — θερμοκρασία εσωτερικού και εξωτερικού αέρα.

τн, τв, τ"в — θερμοκρασία της εξωτερικής και της εσωτερικής επιφάνειας της δομής που περικλείει κοντά και κάτω από τον μετατροπέα, αντίστοιχα.

R1, R2 - θερμική αντίσταση της δομής του περιβλήματος και του μετατροπέα ροής θερμότητας.

q1, q2 - πυκνότητα ροής θερμότητας πριν και μετά τη στερέωση του μετατροπέα

II. Υπέρυθρη ακτινοβολία. Πηγές. ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ.

Προστασία από την υπέρυθρη ακτινοβολία στο χώρο εργασίας.

Η πηγή της υπέρυθρης ακτινοβολίας (IR) είναι κάθε θερμαινόμενο σώμα, η θερμοκρασία του οποίου καθορίζει την ένταση και το φάσμα της εκπεμπόμενης ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας. Το μήκος κύματος με τη μέγιστη ενέργεια θερμικής ακτινοβολίας προσδιορίζεται από τον τύπο:

λmax = 2,9-103 / T [μm] (1)

όπου T είναι η απόλυτη θερμοκρασία του σώματος που ακτινοβολεί, Κ.

Η υπέρυθρη ακτινοβολία χωρίζεται σε τρεις περιοχές:

· βραχέων κυμάτων (X = 0,7 - 1,4 μm).

μεσαίο κύμα (k = 1,4 - 3,0 μm):

· μεγάλο κύμα (k = 3,0 μm - 1,0 mm).

Τα ηλεκτρικά κύματα στην υπέρυθρη περιοχή έχουν κυρίως θερμική επίδραση στο ανθρώπινο σώμα. Σε αυτή την περίπτωση, είναι απαραίτητο να ληφθούν υπόψη: η ένταση και το μήκος κύματος με τη μέγιστη ενέργεια. ακτινοβολούμενη επιφάνεια? διάρκεια έκθεσης ανά εργάσιμη ημέρα και διάρκεια συνεχούς έκθεσης· η ένταση της σωματικής εργασίας και η κινητικότητα του αέρα στο χώρο εργασίας· ποιότητα των ενδυμάτων εργασίας? ατομικά χαρακτηριστικά του εργαζομένου.

Οι ακτίνες βραχέων κυμάτων με μήκος κύματος λ ≤ 1,4 μm έχουν την ικανότητα να διεισδύουν αρκετά εκατοστά στον ιστό του ανθρώπινου σώματος. Αυτή η υπέρυθρη ακτινοβολία διεισδύει εύκολα μέσω του δέρματος και του κρανίου στον εγκεφαλικό ιστό και μπορεί να επηρεάσει τα εγκεφαλικά κύτταρα, προκαλώντας σοβαρή βλάβη, συμπτώματα της οποίας είναι έμετος, ζάλη, διαστολή των αιμοφόρων αγγείων του δέρματος, πτώση της αρτηριακής πίεσης και κυκλοφορικές διαταραχές και αναπνοή, σπασμούς και μερικές φορές απώλεια συνείδησης. Όταν ακτινοβολείται με υπέρυθρες ακτίνες βραχέων κυμάτων, παρατηρείται επίσης αύξηση της θερμοκρασίας των πνευμόνων, των νεφρών, των μυών και άλλων οργάνων. Συγκεκριμένες βιολογικά δραστικές ουσίες εμφανίζονται στο αίμα, τη λέμφο και το εγκεφαλονωτιαίο υγρό, οι μεταβολικές διεργασίες διαταράσσονται και η λειτουργική κατάσταση του κεντρικού νευρικού συστήματος αλλάζει.

Ακτίνες μεσαίου κύματος με μήκος κύματος λ = 1,4 - 3,0 μm διατηρούνται στα επιφανειακά στρώματα του δέρματος σε βάθος 0,1 - 0,2 mm. Επομένως, η φυσιολογική τους επίδραση στον οργανισμό εκδηλώνεται κυρίως σε αύξηση της θερμοκρασίας του δέρματος και θέρμανση του σώματος.

Η πιο έντονη θέρμανση της επιφάνειας του ανθρώπινου δέρματος συμβαίνει με ακτινοβολία IR με λ > 3 μm. Υπό την επιρροή του, η δραστηριότητα του καρδιαγγειακού και αναπνευστικού συστήματος, καθώς και η θερμική ισορροπία του σώματος, διαταράσσεται, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε θερμοπληξία.

Η ένταση της θερμικής ακτινοβολίας ρυθμίζεται με βάση την υποκειμενική αίσθηση της ενέργειας ακτινοβολίας ενός ατόμου. Σύμφωνα με το GOST 12.1.005-88, η ένταση της θερμικής ακτινοβολίας του τεχνολογικού εξοπλισμού και των συσκευών φωτισμού που λειτουργούν από θερμαινόμενες επιφάνειες δεν πρέπει να υπερβαίνει: 35 W/m2 όταν ακτινοβολείται περισσότερο από το 50% της επιφάνειας του σώματος. 70 W/m2 με ακτινοβολία από 25 έως 50% της επιφάνειας του σώματος. 100 W/m2 με ακτινοβολία που δεν υπερβαίνει το 25% της επιφάνειας του σώματος. Από ανοιχτές πηγές (θερμασμένο μέταλλο και γυαλί, ανοιχτή φλόγα), η ένταση της θερμικής ακτινοβολίας δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 140 W/m2 με ακτινοβολία που δεν υπερβαίνει το 25% της επιφάνειας του σώματος και την υποχρεωτική χρήση ατομικού προστατευτικού εξοπλισμού, συμπεριλαμβανομένων του προσώπου και των ματιών .

Η θερμοκρασία επιφάνειας του εξοπλισμού, το εσωτερικό του οποίου είναι κοντά στους 100 0 C, δεν πρέπει να υπερβαίνει τους 35 0 C.

q = 0,78 x S x (T4 x 10-8 - 110) / r2 [W/m2] (2)

Οι κύριοι τύποι προστασίας από την υπέρυθρη ακτινοβολία περιλαμβάνουν:

1. Προστασία χρόνου.

2. Προστασία από απόσταση.

3. Θωράκιση, θερμομόνωση ή ψύξη θερμών επιφανειών.

4. Αύξηση της μεταφοράς θερμότητας από το ανθρώπινο σώμα.

5. Ατομικός προστατευτικός εξοπλισμός.

6. εξαλείφοντας την πηγή παραγωγής θερμότητας.

Η προστασία του χρόνου προβλέπει τον περιορισμό του χρόνου παραμονής ενός εργαζόμενου στην περιοχή ακτινοβολίας. Ο ασφαλής χρόνος παραμονής ενός ατόμου στην περιοχή της ακτινοβολίας IR εξαρτάται από την έντασή της (πυκνότητα ροής) και καθορίζεται σύμφωνα με τον Πίνακα 1.

Τραπέζι 1

Ώρα για ασφαλή παραμονή των ανθρώπων στη ζώνη ακτινοβολίας IR

Η απόσταση ασφαλείας καθορίζεται από τον τύπο (2) ανάλογα με τη διάρκεια παραμονής στον χώρο εργασίας και την επιτρεπόμενη πυκνότητα της ακτινοβολίας IR.

Η ισχύς της ακτινοβολίας IR μπορεί να μειωθεί με σχεδιαστικές και τεχνολογικές λύσεις (αντικατάσταση του τρόπου και της μεθόδου θέρμανσης προϊόντων κ.λπ.), καθώς και με την κάλυψη θερμαινόμενων επιφανειών με θερμομονωτικά υλικά.

Υπάρχουν τρεις τύποι οθονών:

· αδιαφανές;

· διαφανές.

· ημιδιαφανές.

Στις αδιαφανείς οθόνες, η ενέργεια των ηλεκτρομαγνητικών δονήσεων, αλληλεπιδρώντας με την ουσία της οθόνης, μετατρέπεται σε θερμότητα. Σε αυτή την περίπτωση, η οθόνη θερμαίνεται και, όπως κάθε θερμαινόμενο σώμα, γίνεται πηγή θερμικής ακτινοβολίας. Η ακτινοβολία από την επιφάνεια της οθόνης απέναντι από την πηγή θεωρείται συμβατικά ως μεταδιδόμενη ακτινοβολία από την πηγή. Οι αδιαφανείς οθόνες περιλαμβάνουν: μέταλλο, φύλλο αλουμινίου (από αλουμινόχαρτο), πορώδεις (αφρόμπετόν, αφρώδες γυαλί, διογκωμένη άργιλος, ελαφρόπετρα), αμίαντο και άλλα.

Σε διαφανείς οθόνες, η ακτινοβολία διαδίδεται στο εσωτερικό τους σύμφωνα με τους νόμους της γεωμετρικής οπτικής, γεγονός που εξασφαλίζει ορατότητα μέσω της οθόνης. Αυτές οι οθόνες είναι κατασκευασμένες από διάφορα ποτήρια.

Οι ημιδιαφανείς οθόνες συνδυάζουν τις ιδιότητες διαφανών και αδιαφανών οθονών. Αυτά περιλαμβάνουν μεταλλικό πλέγμα, κουρτίνες αλυσίδας, σίτες από γυαλί ενισχυμένο με μεταλλικό πλέγμα.

· ανακλαστική θερμότητα.

· Απορρόφηση θερμότητας.

· απαγωγή θερμότητας.

Αυτή η διαίρεση είναι αρκετά αυθαίρετη, αφού κάθε οθόνη έχει την ικανότητα να ανακλά, να απορροφά και να αφαιρεί τη θερμότητα. Η αντιστοίχιση μιας οθόνης σε μια ομάδα ή την άλλη καθορίζεται από το ποιες από τις ικανότητές της είναι πιο έντονες.

Οι οθόνες που αντανακλούν τη θερμότητα έχουν χαμηλό βαθμό επιφανειακής εκπομπής, με αποτέλεσμα να αντανακλούν σημαντικό μέρος της ενέργειας ακτινοβολίας που προσπίπτει επάνω τους προς την αντίθετη κατεύθυνση. Το Alfol, το φύλλο αλουμινίου και ο γαλβανισμένος χάλυβας χρησιμοποιούνται ως υλικά που αντανακλούν τη θερμότητα.

Οι θερμοαπορροφητικές σήτες ονομάζονται σήτες κατασκευασμένες από υλικά με υψηλή θερμική αντίσταση (χαμηλή θερμική αγωγιμότητα). Ως υλικά απορρόφησης θερμότητας χρησιμοποιούνται πυρίμαχα και θερμομονωτικά τούβλα, αμίαντος και μαλλί σκωρίας.

Οι πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες οθόνες αφαίρεσης θερμότητας είναι οι κουρτίνες νερού, που πέφτουν ελεύθερα με τη μορφή μεμβράνης, είτε ποτίζοντας μια άλλη προστατευτική επιφάνεια (για παράδειγμα, μέταλλο), είτε κλεισμένα σε ειδικό περίβλημα από γυαλί ή μέταλλο.

E = (q - q3) / q (3)

E = (t - t3) / t (4)

q3 — Πυκνότητα ροής ακτινοβολίας IR με χρήση προστασίας, W/m2.

t είναι η θερμοκρασία της ακτινοβολίας IR χωρίς προστασία, °C.

t3 είναι η θερμοκρασία της ακτινοβολίας IR με χρήση προστασίας, °C.

Η ροή αέρα που κατευθύνεται απευθείας στον εργαζόμενο επιτρέπει την αύξηση της απομάκρυνσης της θερμότητας από το σώμα του προς το περιβάλλον. Η επιλογή της ταχύτητας ροής αέρα εξαρτάται από τη σοβαρότητα της εργασίας που εκτελείται και την ένταση της υπέρυθρης ακτινοβολίας, αλλά δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 5 m/s, καθώς στην περίπτωση αυτή ο εργαζόμενος βιώνει δυσάρεστες αισθήσεις (για παράδειγμα, εμβοές). Η αποτελεσματικότητα των ντους αέρα αυξάνεται όταν ο αέρας που κατευθύνεται στον χώρο εργασίας ψύχεται ή όταν προστίθεται σε αυτόν ψεκασμένο νερό (ντους νερού-αέρα).

Ως εξοπλισμός ατομικής προστασίας, χρησιμοποιείται ειδικός ρουχισμός από βαμβακερά και μάλλινα υφάσματα και υφάσματα με μεταλλική επίστρωση (που αντανακλά έως και 90% της ακτινοβολίας IR). Για την προστασία των ματιών, χρησιμοποιούνται γυαλιά και ασπίδες με ειδικά γυαλιά - φίλτρα φωτός κιτρινοπράσινου ή μπλε χρώματος.

Τα θεραπευτικά και προληπτικά μέτρα περιλαμβάνουν την οργάνωση ενός ορθολογικού καθεστώτος εργασίας και ανάπαυσης. Η διάρκεια των διαλειμμάτων στην εργασία και η συχνότητά τους καθορίζονται από την ένταση της ακτινοβολίας IR και τη σοβαρότητα της εργασίας. Παράλληλα με τους περιοδικούς ελέγχους διενεργούνται ιατρικές εξετάσεις για την πρόληψη επαγγελματικών ασθενειών.

III. Όργανα που χρησιμοποιούνται.

Περιοχή εφαρμογής:

Οι συσκευές της σειράς IPP-2 έχουν βρει ευρεία εφαρμογή σε κατασκευές, επιστημονικούς οργανισμούς, διάφορες ενεργειακές εγκαταστάσεις και σε πολλές άλλες βιομηχανίες.

Η μέτρηση της πυκνότητας της θερμικής ροής, ως δείκτης των θερμομονωτικών ιδιοτήτων διαφόρων υλικών, με συσκευές της σειράς IPP-2 πραγματοποιείται σε:

Δοκιμή δομών εγκλεισμού.

Προσδιορισμός απωλειών θερμότητας σε δίκτυα θέρμανσης νερού.

Διενέργεια εργαστηριακών εργασιών σε πανεπιστήμια (τμήματα «Ασφάλεια ζωής», «Βιομηχανική Οικολογία» κ.λπ.).

Το περίπτερο περιέχει μια πηγή θερμικής ακτινοβολίας με τη μορφή οικιακού ανακλαστήρα, μπροστά από την οποία τοποθετείται θερμοπροστατευτική οθόνη από διάφορα υλικά (ύφασμα, λαμαρίνα, σετ αλυσίδων κ.λπ.). Πίσω από την οθόνη σε διάφορες αποστάσεις από αυτήν, μέσα στο μοντέλο του δωματίου, τοποθετείται μια συσκευή IPP-2 που μετρά την πυκνότητα ροής θερμότητας. Πάνω από το μοντέλο του δωματίου τοποθετείται κουκούλα εξάτμισης με ανεμιστήρα. Η συσκευή μέτρησης IPP-2 διαθέτει έναν πρόσθετο αισθητήρα που σας επιτρέπει να μετράτε τη θερμοκρασία του εσωτερικού αέρα. Έτσι, η βάση BZhZ 3 καθιστά δυνατή την ποσοτική αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας διαφόρων τύπων συστημάτων θερμικής προστασίας και τοπικού αερισμού.

Η βάση σάς επιτρέπει να μετράτε την ένταση της θερμικής ακτινοβολίας ανάλογα με την απόσταση από την πηγή και να προσδιορίζετε την αποτελεσματικότητα των προστατευτικών ιδιοτήτων των οθονών από διάφορα υλικά.

IV. Αρχή λειτουργίας και σχεδιασμός της συσκευής IPP-2.

Δομικά, η μονάδα μέτρησης της συσκευής είναι κατασκευασμένη σε πλαστική θήκη.

Στον τρόπο λειτουργίας, η συσκευή εκτελεί κυκλικές μετρήσεις της επιλεγμένης παραμέτρου. Υπάρχει μια μετάβαση μεταξύ των τρόπων μέτρησης της πυκνότητας ροής θερμότητας και της θερμοκρασίας, καθώς και ένδειξη της φόρτισης της μπαταρίας σε ποσοστά 0%...100%. Κατά την εναλλαγή μεταξύ των λειτουργιών, η ένδειξη εμφανίζει την αντίστοιχη επιγραφή της επιλεγμένης λειτουργίας. Η συσκευή μπορεί επίσης περιοδικά να καταγράφει αυτόματα τις μετρημένες τιμές σε μη πτητική μνήμη με αναφορά χρόνου. Η ενεργοποίηση/απενεργοποίηση της εγγραφής στατιστικών στοιχείων, η ρύθμιση των παραμέτρων εγγραφής και η ανάγνωση των συσσωρευμένων δεδομένων πραγματοποιείται με χρήση λογισμικού που παρέχεται κατόπιν αιτήματος.

Ιδιαιτερότητες:

Δυνατότητα ρύθμισης ορίων συναγερμού ήχου και φωτός. Τα κατώφλια είναι τα ανώτερα ή κατώτερα όρια της επιτρεπόμενης αλλαγής στην αντίστοιχη τιμή. Εάν παραβιαστεί η ανώτερη ή η κάτω τιμή κατωφλίου, η συσκευή ανιχνεύει αυτό το συμβάν και η λυχνία LED στην ένδειξη ανάβει. Όταν η συσκευή έχει διαμορφωθεί κατάλληλα, η παραβίαση των ορίων συνοδεύεται από ένα ηχητικό σήμα.

· Μεταφορά μετρούμενων τιμών σε υπολογιστή μέσω διασύνδεσης RS 232.

Τροποποιήσεις ανιχνευτών για τη μέτρηση της πυκνότητας ροής θερμότητας:

Εμφάνιση ανιχνευτών ροής θερμότητας

— PTP-2.0P: από 10 έως 2000 W/m2.

— PTP-9.9P: από 10 έως 9999 W/m2.

2. Αισθητήρας ροής θερμότητας σε μορφή «κέρματος» σε εύκαμπτο καλώδιο PTP-2.0.

Εύρος μέτρησης πυκνότητας ροής θερμότητας: από 10 έως 2000 W/m2.

Τροποποιήσεις αισθητήρων θερμοκρασίας:

Εμφάνιση ανιχνευτών θερμοκρασίας

Εύρος μέτρησης θερμοκρασίας:

— για TPP-A-D-L: από -50 έως +150 °C.

— για TXA-A-D-L: από -40 έως +450 °C.

Διαστάσεις:

— D (διάμετρος): 4, 6 ή 8 mm.

— L (μήκος): από 200 έως 1000 mm.

Διαστάσεις:

— D1 (διάμετρος «μεταλλικού πείρου»): 3 mm.

— D2 (διάμετρος βάσης - «μπάλωμα»): 8 mm.

— L (μήκος «μεταλλικού πείρου»): 150 mm.

Εύρος μέτρησης θερμοκρασίας: από -40 έως +450 °C.

Διαστάσεις:

— D (διάμετρος) - 4 mm;

— L (μήκος του "μεταλλικού πείρου"): 180 mm.

— πλάτος ταινίας - 6 mm.

Το σετ παράδοσης της συσκευής για τη μέτρηση της πυκνότητας του θερμικού φορτίου του μέσου περιλαμβάνει:

2. Ανιχνευτής για τη μέτρηση της πυκνότητας ροής θερμότητας.*

3. Αισθητήρας μέτρησης θερμοκρασίας.*

4. Λογισμικό**

5. Καλώδιο για σύνδεση σε προσωπικό υπολογιστή. **

6. Πιστοποιητικό βαθμονόμησης.

7. Εγχειρίδιο λειτουργίας και διαβατήριο για τη συσκευή IPP-2.

8. Πιστοποιητικό για θερμοηλεκτρικούς μετατροπείς (αισθητήρες θερμοκρασίας).

9. Πιστοποιητικό για τον αισθητήρα πυκνότητας ροής θερμότητας.

10. Προσαρμογέας δικτύου.

* - Οι περιοχές μέτρησης και ο σχεδιασμός του καθετήρα καθορίζονται στο στάδιο της παραγγελίας

** - Τα είδη είναι διαθέσιμα κατόπιν ειδικής παραγγελίας.

V. Προετοιμασία της συσκευής για λειτουργία και διεξαγωγή μετρήσεων.

Προετοιμασία της συσκευής για λειτουργία.

Αφαιρέστε τη συσκευή από το δοχείο συσκευασίας. Εάν η συσκευή μεταφερθεί σε ζεστό δωμάτιο από κρύο, είναι απαραίτητο να αφήσετε τη συσκευή να ζεσταθεί σε θερμοκρασία δωματίου εντός 2 ωρών. Φορτίστε πλήρως την μπαταρία μέσα σε τέσσερις ώρες. Τοποθετήστε τον αισθητήρα στο σημείο όπου θα γίνουν οι μετρήσεις. Συνδέστε τον αισθητήρα στη συσκευή. Εάν η συσκευή προορίζεται να λειτουργεί σε συνδυασμό με έναν προσωπικό υπολογιστή, είναι απαραίτητο να συνδέσετε τη συσκευή σε μια ελεύθερη θύρα COM του υπολογιστή χρησιμοποιώντας ένα καλώδιο σύνδεσης. Συνδέστε τον προσαρμογέα δικτύου στη συσκευή και εγκαταστήστε το λογισμικό σύμφωνα με την περιγραφή. Ενεργοποιήστε τη συσκευή πατώντας στιγμιαία το κουμπί. Εάν είναι απαραίτητο, διαμορφώστε τη συσκευή σύμφωνα με την παράγραφο 2.4.6. Εγχειρίδια λειτουργίας. Όταν εργάζεστε με προσωπικό υπολογιστή, διαμορφώστε τη διεύθυνση δικτύου και το ρυθμό μετάδοσης κίνησης της συσκευής σύμφωνα με την παράγραφο 2.4.8. Εγχειρίδια λειτουργίας. Ξεκινήστε τη μέτρηση.

Παρακάτω είναι ένα διάγραμμα εναλλαγής στη λειτουργία "Λειτουργία".

Προετοιμασία και διεξαγωγή μετρήσεων κατά τη διάρκεια θερμικής δοκιμής δομών εγκλεισμού.

Επιτρέπεται η μέτρηση της πυκνότητας των ροών θερμότητας από το εξωτερικό των κατασκευών που περικλείουν εάν είναι αδύνατη η διεξαγωγή τους από το εσωτερικό (επιθετικό περιβάλλον, διακυμάνσεις στις παραμέτρους του αέρα), με την προϋπόθεση ότι διατηρείται σταθερή θερμοκρασία στην επιφάνεια. Οι συνθήκες μεταφοράς θερμότητας παρακολουθούνται χρησιμοποιώντας έναν αισθητήρα θερμοκρασίας και μέσα για τη μέτρηση της πυκνότητας ροής θερμότητας: όταν μετράται για 10 λεπτά. Οι ενδείξεις τους πρέπει να είναι εντός του σφάλματος μέτρησης των οργάνων.

5. Για τις λειτουργικές μετρήσεις της πυκνότητας ροής θερμότητας, η χαλαρή επιφάνεια του μορφοτροπέα είναι κολλημένη με ένα στρώμα υλικού ή βαμμένη με βαφή με τον ίδιο ή παρόμοιο βαθμό μαυρότητας με διαφορά 0,1 με αυτή του υλικού της επιφανειακής στρώσης της περίκλειστης δομής.

Προετοιμασία και διεξαγωγή μετρήσεων

(κατά τη διεξαγωγή εργαστηριακών εργασιών χρησιμοποιώντας το παράδειγμα εργαστηριακής εργασίας «Έρευνα μέσων προστασίας από την υπέρυθρη ακτινοβολία»).

Κατασκευάστε ένα γράφημα της εξάρτησης της πυκνότητας ροής ακτινοβολίας IR από την απόσταση.

Επαναλάβετε τις μετρήσεις σύμφωνα με τις παραγράφους. 1 - 3 με διαφορετικά Εισαγάγετε τα δεδομένα μέτρησης με τη μορφή του πίνακα 1. Κατασκευάστε γραφήματα της εξάρτησης της πυκνότητας ροής ακτινοβολίας IR από την απόσταση για κάθε οθόνη.

Έντυπο πίνακα 1

Αξιολογήστε την αποτελεσματικότητα της προστατευτικής δράσης των οθονών χρησιμοποιώντας τον τύπο (3).

Τοποθετήστε μια προστατευτική οθόνη (σύμφωνα με τις οδηγίες του δασκάλου), τοποθετήστε μια φαρδιά βούρτσα της ηλεκτρικής σκούπας πάνω της. Ενεργοποιήστε την ηλεκτρική σκούπα σε λειτουργία εξαγωγής αέρα, προσομοιώνοντας μια συσκευή εξαερισμού καυσαερίων και μετά από 2-3 λεπτά (αφού ρυθμίσετε τη θερμική λειτουργία της οθόνης), προσδιορίστε την ένταση της θερμικής ακτινοβολίας στις ίδιες αποστάσεις όπως στο βήμα 3. Αξιολογήστε την αποτελεσματικότητα της συνδυασμένης θερμικής προστασίας χρησιμοποιώντας τον τύπο (3).

Κατασκευάστε γραφήματα της αποτελεσματικότητας της προστασίας εξαερισμού καυσαερίων και χωρίς αυτήν.

Συνδέστε τον εύκαμπτο σωλήνα της ηλεκτρικής σκούπας σε μία από τις βάσεις και ενεργοποιήστε την ηλεκτρική σκούπα σε λειτουργία "φυσητήρας", κατευθύνοντας τη ροή του αέρα σχεδόν κάθετα στη ροή θερμότητας (ελαφρώς προς) - απομίμηση αεροκουρτίνας. Χρησιμοποιώντας το μετρητή IPP-2, μετρήστε τη θερμοκρασία της ακτινοβολίας IR χωρίς «φυσητή» και με αυτόν.

Κατασκευάστε γραφήματα της αποτελεσματικότητας προστασίας του «φυσητήρα» χρησιμοποιώντας τον τύπο (4).

VI. Αποτελέσματα μετρήσεων και ερμηνεία τους

Τραπέζι. Ηλεκτρικό τζάκι EXP-1.0/220. Ράφι για τοποθέτηση αντικαταστάσιμων οθονών. Βάση για την τοποθέτηση της κεφαλής μέτρησης. Μετρητής πυκνότητας ροής θερμότητας IPP-2M. Κυβερνήτης. Ηλεκτρική σκούπα Typhoon-1200.

Η ένταση (πυκνότητα ροής) της ακτινοβολίας IR q καθορίζεται από τον τύπο:

q = 0,78 x S x (T4 x 10-8 - 110) / r2 [W/m2]

όπου S είναι το εμβαδόν της επιφάνειας ακτινοβολίας, m2.

T είναι η θερμοκρασία της επιφάνειας που ακτινοβολεί, K;

r—απόσταση από την πηγή ακτινοβολίας, m.

Υπάρχουν τρεις τύποι οθονών:

· αδιαφανές;

· διαφανές.

· ημιδιαφανές.

Με βάση την αρχή λειτουργίας τους, οι οθόνες χωρίζονται σε:

· ανακλαστική θερμότητα.

· Απορρόφηση θερμότητας.

· απαγωγή θερμότητας.

Τραπέζι 1

E = (q - q3) / q

όπου q είναι η πυκνότητα ροής της ακτινοβολίας IR χωρίς προστασία, W/m2.

q3 — Πυκνότητα ροής ακτινοβολίας IR με χρήση προστασίας, W/m2.

Τύποι προστατευτικών οθονών (αδιαφανείς):

1. Μικτή οθόνη - αλυσιδωτή αλληλογραφία.

E chainmail = (1550 - 560) / 1550 = 0,63

2. Μεταλλική οθόνη με μαυρισμένη επιφάνεια.

E al+ επίστρωση = (1550 - 210) / 1550 = 0,86

3. Οθόνη αλουμινίου που αντανακλά τη θερμότητα.

E al = (1550 - 10) / 1550 = 0,99

Ας σχεδιάσουμε την εξάρτηση της πυκνότητας ροής ακτινοβολίας IR από την απόσταση για κάθε οθόνη.

Χωρίς προστασία

Όπως μπορούμε να δούμε, η αποτελεσματικότητα της προστατευτικής δράσης των οθονών ποικίλλει:

1. Η ελάχιστη προστατευτική επίδραση μιας μικτής οθόνης - αλυσιδωτή αλληλογραφία - 0,63;

2. Οθόνη αλουμινίου με μαυρισμένη επιφάνεια - 0,86;

3. Η οθόνη αλουμινίου που αντανακλά τη θερμότητα έχει το μεγαλύτερο προστατευτικό αποτέλεσμα - 0,99.

· GOST 25380-82. Μέθοδος μέτρησης της πυκνότητας των ροών θερμότητας που διέρχονται από τα κελύφη των κτιρίων.

Κατά την αξιολόγηση των θερμικών ιδιοτήτων διαφόρων μέσων προστασίας από την υπέρυθρη ακτινοβολία, χρησιμοποιούνται τα ακόλουθα κύρια κανονιστικά έγγραφα:

· GOST 12.1.005-88. SSBT. Αέρας του χώρου εργασίας. Γενικές απαιτήσεις υγιεινής και υγιεινής.

· GOST 12.4.123-83. SSBT. Μέσα προστασίας από την υπέρυθρη ακτινοβολία. Ταξινόμηση. Γενικές τεχνικές απαιτήσεις.